Question

【題目】為了測量小石塊的密度，某學校物理學習小組的同學設計了如下實驗：

器材：溢水杯、空塑料杯、燒杯、量筒和水

實驗步驟：先將溢水杯中注滿水，然后將小石塊浸沒水中，此時溢出的水的體積為20mL，如圖甲所示。將小石塊取出，讓空塑料杯漂浮于溢水杯中后，將溢水杯中再次注滿水，如圖乙所示。將小石塊放入塑料杯中，塑料杯仍漂浮于水面上，測得此過程溢出的水的體積為50mL，如圖丙所示。（g取10N/kg）請回答下列問題：

（1）小石塊的體積為_______________cm3；

（2）小石塊的重力為_______________N；

（3）小石塊的質量為______________g；

（4）小石塊的密度為_______________g/cm3；

（5）圖甲、圖乙和圖丙三個相比，溢水杯杯底所受水的壓強是_____________；溢水杯對桌面的壓力是_________。（選填“甲大”或“乙大”或“丙大”或“相等”）

Answer 1

【答案】20 0.5 50 2.5 相等 甲大

【解析】

(1)[1]因為石塊放入盛滿水的溢水杯中，石塊的體積就是溢出水的體積，所以小石塊的體積V=20mL，即20cm3。

(2) [2]根據題意，由阿基米德原理得，石塊所受的浮力等于圖丙中溢出的水所受的重力；由漂浮條件得，石塊所受的浮力等于小石塊的重力，則小石塊的重力等于圖丙中溢出的水所受的重力，即

G石=m丙溢g=1.0g/cm3×50cm3×10N/kg=0.5N

小石塊的重力為0.5N。

(3) [3]石塊質量

m石===0.05kg=50g

小石塊的質量為50g。

(4)[4]石塊的密度

ρ= ==2.5g/cm3

石塊的密度是2.5g/cm3。

(5)[5]由圖知，三個容器中液面相等，即深度相同，根據p=ρgh知溢水杯杯底所受水的壓強相等。

[6] 圖甲中小石塊沉底，溢水杯內增加的小石塊重力大于此時溢出水的重力，所以放入石塊后溢水杯對桌面的壓力變大；圖乙中空塑料杯漂浮，溢水杯內增加的空塑料杯的重力等于此時溢出水的重力；圖丙中塑料杯漂浮，溢水杯內再增加小石塊的重力等于此時再溢出水的重力，所以放入塑料杯后對桌面的壓力不變，塑料杯中再放入石塊，溢水杯對桌面的壓力仍不變，故甲溢水杯對桌面的壓力大。