浮力秤的量程怎么算?

浮力秤的量程怎么算?

题目
浮力秤的量程怎么算?
“曹冲称象”是家喻户晓的典故.某校兴趣小组模仿这一现象,制作了一把“浮力秤”.将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中.已知玻璃杯的质量为150g,底面积为30cm2,高度为15cm.(水的密度ρ=1×103kg/m3,g取10N/kg
 
求:[1] 将杯子开口向上竖直放入水中时(注:水未进入杯内),杯子受到的浮力.
 
[2] 此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置).
 
[3] 此浮力秤的最大称量(即量程).
答案
(1)
杯子漂浮,浮力等于杯子的重力:
F浮=G杯=m杯g=0.15kg×10N/kg=1.5N
(2)
根据阿基米德原理:
F浮=G排=ρ水gv排
v排=F浮/ρ水g=1.5N/1000kg/m³×10N/kg=0.00015m³
且:v排=sh,s=30cm²=0.003m²
所以:h=v排/s=0.00015/0.003=0.05m
即:h=5cm
(3)
杯子还有h’=15-5=10cm=0.1m 在水面上,这些全部浸没时,v排增大:
v排‘=sh'=0.003m²×0.1m=0.0003m³
增大浮力:F浮‘=ρ水gv排’=1000×10×0.0003=3N
增大的浮力即为最大物重.
即,最大称量为3N.
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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