【分析】
要计算正方体金属块的密度,需先求出金属块的质量和体积,解题思路如下:
1. 从图像中判断金属块完全离开液体的阶段,此时弹簧测力计示数等于金属块重力,利用重力公式可求质量;
2. 分析图像中金属块从开始露出液面到完全离开的高度差,该高度差即为正方体的边长,由此计算体积;
3. 最后代入密度公式计算金属块的密度。
【解析】
1. 求金属块的重力与质量:
由图乙可知,当$ h≥4cm $时,金属块完全离开液体,弹簧测力计示数$ F=0.35N $,此时拉力等于金属块重力,即$ G=0.35N $。
根据$ G=mg $,可得金属块的质量:
$ m=\frac{G}{g}=\frac{0.35N}{10N/kg}=0.035kg $
2. 求金属块的体积:
由图乙可知,金属块从开始露出液面到完全离开液面的高度差$ \Delta h=4cm-2cm=2cm=0.02m $,即正方体金属块的边长$ L=0.02m $。
正方体的体积:
$ V=L^3=(0.02m)^3=8×10^{-6}m^3 $
3. 计算金属块的密度:
根据密度公式$ \rho=\frac{m}{V} $,代入数据得:
$ \rho=\frac{0.035kg}{8×10^{-6}m^3}=4.375×10^3kg/m^3\approx4.4×10^3kg/m^3 $
【答案】
$\boldsymbol{4.4×10^3 kg/m^3}$(或选D)
【知识点】
1. 密度的计算
2. 重力与质量的关系
3. 称重法测浮力
【点评】
本题结合图像考查力学综合计算,关键是从图像中准确提取重力、正方体边长等核心信息,需要学生具备图像分析能力与力学公式的整合应用能力。
【难度系数】
0.6