【分析】
1. 第(1)问:当秤盘上不放物体时,小筒处于漂浮状态,根据漂浮条件,漂浮物体受到的浮力等于自身总重力,已知小筒和秤盘总重为0.6N,因此小筒受到的浮力为0.6N。
2. 第(2)问:秤盘上不放物体时,测量的物体质量为0,所以A处应标注浮力秤的“0”刻度线。
3. 第(3)问:先通过小筒底面积和浸入深度计算排开水的体积,再用阿基米德原理求此时的浮力;利用漂浮条件,浮力等于小筒、秤盘与物体的总重力,进而求出物体重力,最后根据重力公式计算物体质量。
【解析】
(1) 当秤盘上不放物体时,小筒漂浮,根据漂浮条件$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{总}}$,已知小筒和秤盘总重$G_{\mathrm{总}}=0.6\ \mathrm{N}$,故小筒受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=0.6\ \mathrm{N}$。
(2) 当秤盘上不放物体时,对应测量的物体质量为0,因此在A处标出“0”刻度线。
(3) ① 计算小筒排开水的体积:
$V_{\mathrm{排}}=S_{\mathrm{筒}}h=0.001\ \mathrm{m}^2×0.1\ \mathrm{m}=1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$
② 根据阿基米德原理计算此时小筒受到的浮力:
$F_{\mathrm{浮}}'=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{N}$
③ 由于小筒漂浮,满足$F_{\mathrm{浮}}'=G_{\mathrm{筒}}+G_{\mathrm{物}}$,则物体的重力:
$G_{\mathrm{物}}=F_{\mathrm{浮}}'-G_{\mathrm{筒}}=1\ \mathrm{N}-0.6\ \mathrm{N}=0.4\ \mathrm{N}$
④ 根据$G=mg$,计算物体的质量:
$m_{\mathrm{物}}=\frac{G_{\mathrm{物}}}{g}=\frac{0.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.04\ \mathrm{kg}$
【答案】
(1) $\boldsymbol{0.6}$
(2) $\boldsymbol{0}$
(3) $\boldsymbol{0.04\ \mathrm{kg}}$
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理、重力与质量的关系
【点评】
本题结合浮力秤的实际场景,综合考查了浮力与重力相关公式的应用,要求学生能将物理知识与实际装置结合,提升知识应用能力。
【难度系数】
0.6