Question

【題目】如圖為實驗室的密度計，其結(jié)構(gòu)為用來標刻度的橫截面積S=2．5cm2長度L=10cm的空心圓柱形玻璃管，管下部為一玻璃泡，內(nèi)裝有鉛粒，該密度計總質(zhì)量m=20g，（已知水的密度為1.0×103kg/m3）。

（1）將其放入盛有不同液體的兩個燒杯中，請判斷哪杯液體密度大。

（2）將它放入水中靜止時，水面距玻璃管上端為4cm；求密度計玻璃泡的體積

（3）將它放入未知液體中靜止時，發(fā)現(xiàn)液面距玻璃管上端為2cm。求這種液體的密度。

Answer 1

【答案】（1）b（2）5×10-6m3（3）0.8×103kg/m3

【解析】

（1）從圖可知，密度計放在甲、乙液體中都漂浮，受到的浮力都等于密度計受到的重力，從圖可以得出密度計排開液體體積的大小關(guān)系，再根據(jù)阿基米德原理分析液體的密度大小關(guān)系．

（2）求出密度計受到的重力，把密度計放在水里漂浮，利用物體的漂浮條件求受到水的浮力；再利用阿基米德原理求排開水的體積，根據(jù)玻璃管上端漏出的長度求出玻璃管浸入水的體積，繼而可求出管下部玻璃泡的體積．

(3)將此密度計放入未知液體中靜止時，根據(jù)玻璃管上端漏出的長度和管下部玻璃泡的體積求出排開液體的體積，利用物體的漂浮條件和阿基米德原理即可求出液體密度；

當密度計上部的圓柱形玻璃管全部露出液面時，所測液體密度值為最大，再利用物體的漂浮條件和阿基米德原理求解．當密度計上部的圓柱形玻璃管全部浸沒液面時，所測液體密度值為最小，再利用物體的漂浮條件和阿基米德原理求解．

（1）同一個密度計放在不同液體中都漂浮，則F浮a=F浮b=G，由圖知密度計排開液體的體積V排a＞V排b，根據(jù)F浮=ρ液V排g可知：ρa＜ρb．
（2）密度計的質(zhì)量m=20g=0.02kg，則G=mg=0.02kg×10N/kg=0.2N；

當置于水中時，F浮1=G=0.2N；由F浮=ρ水gV排可知密度計排開水的體積（密度計浸入水的體積）：
密度計未浸入水中的體積：V1=S（h-h1）=2.5cm2×4cm=10cm3=1×10-5m3；

圓柱形玻璃管總體積：V=Sh=2.5×10-5m3
所以密度計總體積為：浸入水中體積+未浸入水中部分體積=3×10-5m3；

密度計玻璃泡的體積：密度計總體積-圓柱形玻璃管總體積=5×10-6m3；
（3）放入未知液體中靜止時，密度計排開液體的體積為：

V排=V密度計-Sh′=3×10-5m3-2cm×2.5cm2=2.5×10-5m3；
因為F浮=G=ρ未知gV排，所以