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

设冰的质量为m,则由题意可知:

m
ρ
-
m
ρ
=s△h;
代入可得:
m
0.9×103kg/m3
-
m
1×103kg/m3
=0.05m2×0.01m;
解得m=0.45kg;
则冰的体积V=
m
ρ
=
0.45kg
0.9×103kg/m3
=0.5×10-3m3
设物体A的质量为M,则VA=
M
ρ 
则根据物体的浮沉条件则可知:
(M+m)g=ρgVg
M
ρ 

化简得:M=
ρV−m
1−
ρ
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=
1.0×103kg/m3×0.5×10−3m3−0.45kg
1−
1.0×103kg/m3
1.4×103kg/m3
=0.175kg;
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.