题目
如下图所示,装有水的烧杯放在天平一端,另一端放置砝码使天平平衡,此时再放入一手指在水中,若手指完全静止在水中且没有触碰烧杯壁和烧杯底部,且水也没有溢出,那么这是天平的状态是:A. 继续保持平衡状态B. 放置砝码的一端下沉了C. 放置烧杯的一端下沉了D. 无法判断
如下图所示,装有水的烧杯放在天平一端,另一端放置砝码使天平平衡,此时再放入一手指在水中,若手指完全静止在水中且没有触碰烧杯壁和烧杯底部,且水也没有溢出,那么这是天平的状态是:
A. 继续保持平衡状态
B. 放置砝码的一端下沉了
C. 放置烧杯的一端下沉了
D. 无法判断
题目解答
答案
C. 放置烧杯的一端下沉了
解析
步骤 1:分析天平平衡的条件
天平平衡的条件是两端的力矩相等。在本题中,天平两端的力矩由砝码和烧杯中的水及手指的重量产生。在手指放入水中之前,天平两端的力矩相等,因此天平平衡。
步骤 2:分析手指放入水中后的力矩变化
当手指放入水中时,手指会受到水的浮力。根据阿基米德原理,浮力等于手指排开水的重量。因此,手指放入水中后,烧杯中的水和手指的总重量会增加,但浮力会抵消一部分手指的重量。因此,烧杯一端的力矩会增加,而砝码一端的力矩不变。
步骤 3:判断天平的状态
由于烧杯一端的力矩增加,而砝码一端的力矩不变,因此天平的平衡被打破,烧杯一端会下沉。
天平平衡的条件是两端的力矩相等。在本题中,天平两端的力矩由砝码和烧杯中的水及手指的重量产生。在手指放入水中之前,天平两端的力矩相等,因此天平平衡。
步骤 2:分析手指放入水中后的力矩变化
当手指放入水中时,手指会受到水的浮力。根据阿基米德原理,浮力等于手指排开水的重量。因此,手指放入水中后,烧杯中的水和手指的总重量会增加,但浮力会抵消一部分手指的重量。因此,烧杯一端的力矩会增加,而砝码一端的力矩不变。
步骤 3:判断天平的状态
由于烧杯一端的力矩增加,而砝码一端的力矩不变,因此天平的平衡被打破,烧杯一端会下沉。