如图所示,一冰块下面悬吊一物块A,正好悬浮在水中,物块A的密度为ρ,且1.4×103千克/米3<ρ<2.0×103千克/米3,冰块熔化后,水面下降了1厘米.设量筒的内横截面积为50厘米2,冰的密度为0.9
问题描述:
如图所示,一冰块下面悬吊一物块A,正好悬浮在水中,物块A的密度为ρ,且1.4×103千克/米3<ρ<2.0×103千克/米3,冰块熔化后,水面下降了1厘米.设量筒的内横截面积为50厘米2,冰的密度为0.9×103千克/米3,水的密度为1.0×103千克/米3,则可判断物块的质量可能为( )
A. 0.05千克
B. 0.10千克
C. 0.15千克
D. 0.20千克
答
设冰的质量为m,则由题意可知:
-m ρ冰
=s△h;m ρ水
代入可得:
-m 0.9×103kg/m3
=0.05m2×0.01m;m
1×103kg/m3
解得m=0.45kg;
则冰的体积V冰=
=m ρ冰
=0.5×10-3m3;0.45kg 0.9×103kg/m3
设物体A的质量为M,则VA=
则根据物体的浮沉条件则可知:M ρ
(M+m)g=ρ水gV冰+ρ水g
;M ρ
化简得:M=
ρ水V冰−m 1−
ρ水 ρ
已知物体A的密度范围为:1.4×103kg/m3<ρ<2.0×103kg/m3;
则分别代入可求得物体A质量的范围;
则可求得当密度取最小值时:
M1=
=0.175kg;1.0×103kg/m3×0.5×10−3m3−0.45kg 1−
1.0×103kg/m3
1.4×103kg/m3
同理可求当密度最大时,物体的质量M2=0.1kg;
故可知,质量的范围为0.1kg<M<0.175kg;
故选C.