Question

如图是吴泽利用U形压强计改装成的测液体密度的密度计．A为固定支架，其作用是保证橡皮膜在不同的液体中深度均为2cm，U形管盛水，其右管标有刻度值，为了便于读数，在U形管右管有一个指示液面位置（刻度值）的质量为5g的实心红色浮标，刚好有一半体积浸没在水中，未测量时，U形管水面刚好与a相平，读数时，读取浮标所对的刻度值即可．求（g=10N/kg）：
（1）浮标受到的浮力；
（2）浮标的密度；
（3）当橡皮膜放入某液体中，浮标指示在b处，ab之间的距离为2cm，计算b处的刻度值；
（4）求橡皮膜处的液体压强的大小．

Answer

（1）要解决此题要利用物体处于漂浮状态时物体所受的浮力等于物体自身的重力的特点．浮标在水中漂浮，浮力等于自身的重力．
（2）已知浮力等于重力，根据此等式列出关系式，进一步求出浮标的密度．
（3）当橡皮膜放入某液体中，浮标指示在b处，ab之间的距离为2cm，可知道U形管左管液面下降2cm，右管液面上升2cm，即U形管内两管液面差为2个2cm，利用液体压强公式求出两管底部的压强差即为橡皮膜放入某液体时中所受的压强．橡皮膜处的液体压强又等于P液=ρ液gh′（ρ液为液体的密度，h′为橡皮膜处的深度．）即可求出液体的密度，也就是b处的刻度值．
（4）已知橡皮膜所处的深度和所处液体的密度，根据公式P=ρgh可求橡皮膜处的液体压强的大小．
【解析】
（1）浮标受到的浮力F浮=G=mg=5×10-3kg×10N/g=0.05N；
答：浮标受到的浮力为0.05N．
（2）∵F浮=G浮标
∴ρ水g=ρ浮gV，
∴ρ浮标=ρ水=×1×103kg/m3=500kg/m3．
答：浮标的密度为500kg/m3．
（3）橡皮膜处的液体压强的大小P液=△P水=ρ水g△h=ρ水g2h=103kg/m3×10N/kg×2×0.02m=400Pa．
∵P液=ρ液gh′，
∴b处的刻度值为ρ液===2×103kg/m3．
答：b处的刻度值为为2×103kg/m3．
（4）橡皮膜处的液体压强P=ρ液gh=2×103kg/m3×10N/kg×0.02m=400Pa．
答：橡皮膜处的液体压强的大小为400Pa．