题目

小明学习了密度的知识后，想判断家中一个形状不规则的铜制工艺品是否为空心，于是他做了以下实验（如图甲所示）；用细线穿过一个能够自由旋转的圆轮，圆轮的框架固定，一条细线穿过圆轮，细线的两端各系一个完全相同的空塑料瓶，细线的右端再系上工艺品，向左瓶中逐渐加水至178ml时装置恰好平衡（平衡时，左右细线下所悬吊物体的质量相等）；接着往量筒中加入适量的水，读出量筒示数为20ml，再把取下的工艺品缓慢放入量筒，直至完全浸没，读出此时量筒示数为45ml，如图乙．（不考虑工艺品的吸水性和装置的摩擦，ρ铜=8.9×103 kg/m3）（1）工艺品受到的重力是多少？（2）该工艺品是空心还是实心？若为空心，空心部分的体积为多少？ 答案：解：由ρ=mV得，左瓶内水的质量：m=ρV=1.0g/cm3×178cm3=178g；定滑轮是一个等臂杠杆，细线两端各系一个完全相同的空塑料瓶，线的右端再系上黄蜡石，向左瓶中逐渐加水至178毫升时装置恰好平衡，G左=G右，即G瓶+G水=G瓶+G工艺品，G水=G工艺品；G水=G工艺品=mg=0.178kg×10N/kg=1.78N，（2）因为G=mg，G水=G工艺品，所以m工艺品=m水=178g；工艺品的实际体积V实际=​=178g8.9g/cm3=20cm3，工艺品的体积：V=45mL﹣20mL=25mL=25cm3，因为V＞V实际，所以该工艺品是空心的，则空心部分的体积V空心=V﹣V实际=25cm3﹣20cm3=5cm3．答：（1）工艺品受到的重力是1.78N；（2）该工艺品是空心的，空心部分的体积为5cm3．

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