小明用实验测量粗细均匀竹棍的横截面积.他用短细线在竹棍的下端系一小石块,然后将它们放到水中,竹棍竖直立在水中,水面距竹棍上端16.8cm;再将系石块的竹棍放到煤油中,竹棍竖直立在煤油中,煤油的液面距竹棍上端9.8cm,两次实验中石块都不跟容器底接触.已知竹棍长40cm,质量是24g,石块的质量是18g,煤油的密度是水的密度的.由上述所给条件求:
(1)细竹棍的横截面积.
(2)石块的密度.
网友回答
解:设石块的体积为v,竹棍的横截面积为s,石块和竹棍的总质量M=m1+m2=42g.
∵在水中漂浮,竹棍浸入水中的长度h1=40cm-16.8cm=23.2cm,
∴F浮=G=Mg,
即:ρ水g(v+h1s)=Mg,-----------------①
∵在煤油中漂浮,竹棍浸入煤油中的长度h2=40cm-9.8cm=30.2cm,
∴F浮=G=Mg,
即:ρ煤油g(v+h2s)=Mg,
∵煤油的密度是水的密度的,
∴(v+h2s)=Mg,----------------②
由①②联立方程组,解得:
s=1.5cm2,v=7.2cm3,
石块密度:
ρ===2.5g/cm3=2.5×103kg/m3.
答:(1)细竹棍的横截面积为1.5cm2;
(2)石块的密度2.5×103kg/m3.解析分析:自制的密度计在水中和煤油中都是漂浮,要求的是竹棍的横截面积s和石块的体积v(计算石块密度用),利用漂浮条件建立关于s和v的方程组,解方程组得出s、v的大小,再利用密度公式求石块的密度.点评:自制密度计在水中(煤油中)求总重、求排开水的体积,利用漂浮条件和阿基米德原理(F浮=G排=G物)得出关于s、v的方程是本题的关键.