Question

为了测量小石块的密度，某学校物理学习小组的同学设计了如下实验：

器材：溢水杯、空塑料杯、烧杯、量筒和水

实验步骤：先将溢水杯中注满水，然后将小石块浸没水中，此时溢出的水的体积为20mL，如图甲所示。将小石块取出，让空塑料杯漂浮于溢水杯中后，将溢水杯中再次注满水，如图乙所示。将小石块放入塑料杯中，塑料杯仍漂浮于水面上，测得此过程溢出的水的体积为50mL，如图丙所示。（g取10N/kg）请回答下列问题：

（1）小石块的体积为_______________cm³；

（2）小石块的重力为_______________N；

（3）小石块的质量为______________g；

（4）小石块的密度为_______________g/cm³；

（5）图甲、图乙和图丙三个相比，溢水杯杯底所受水的压强是_____________；溢水杯对桌面的压力是_________。（选填“甲大”或“乙大”或“丙大”或“相等”）

Answer

20 0.5 50 2.5 相等 甲大

【解析】

(1)[1]因为石块放入盛满水的溢水杯中，石块的体积就是溢出水的体积，所以小石块的体积V=20mL，即20cm3。

(2) [2]根据题意，由阿基米德原理得，石块所受的浮力等于图丙中溢出的水所受的重力；由漂浮条件得，石块所受的浮力等于小石块的重力，则小石块的重力等于图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

小石块的重力为0.5N。

(3) [3]石块质量

m石===0.05kg=50g

小石块的质量为50g。

(4)[4]石块的密度

ρ= ==2.5g/cm3

石块的密度是2.5g/cm3。

(5)[5]由图知，三个容器中液面相等，即深度相同，根据p=ρgh知溢水杯杯底所受水的压强相等。

[6] 图甲中小石块沉底，溢水杯内增加的小石块重力大于此时溢出水的重力，所以放入石块后溢水杯对桌面的压力变大；图乙中空塑料杯漂浮，溢水杯内增加的空塑料杯的重力等于此时溢出水的重力；图丙中塑料杯漂浮，溢水杯内再增加小石块的重力等于此时再溢出水的重力，所以放入塑料杯后对桌面的压力不变，塑料杯中再放入石块，溢水杯对桌面的压力仍不变，故甲溢水杯对桌面的压力大。