浮力之液面升降问题的解析上
浮力之液面升降问题的解析上
浮力和冰块熔化知识的结合,同学们可以在家做实验验证,非常有趣。
类型一:纯冰浸于液体,熔化后判断液面升降
1、纯冰在纯水中熔化;
2、纯冰在盐水(或其它密度比水大的液体)中熔化;
3、纯冰在密度比水小的液体中熔化;
例1:有一块冰浮在容器的水面上,当冰块完全熔化后,
水面高度将怎样变化?
解:冰块熔化前排开水的体积为:
V排=F浮/ρ水g=G冰/ρ水g=m冰/ρ水
(∵漂浮时F浮=G冰)
冰块熔化成的水的体积为:
V水=m水/ρ水=m冰/ρ水
(∵冰化成水后质量不变m冰= m水)
所以液面高度不变
推论:纯水水面上浮有纯冰,当冰熔化时液面将不变。
当冰熔化时,水对容器底的压强不变。
练习1:若一冰块在水中,冰块与容器底部相接触并相互间有压力,则当冰块完全熔化后,容器内的水面将怎样变化?
答:冰块没有漂浮在水面上,
冰块所受浮力小于冰块所受重力,
所以熔化前F浮<G冰 ,
而F浮=G排=ρ水g V排,
即ρ水g V排<G冰,
故得V排<G冰/(ρ水g)
熔化为水的体积
V水=m水/ρ水
= m冰/ρ水
= G冰/(ρ水g)
所以V排<V水,
即熔化后水面要上升。
例2:有一块冰漂浮在一杯浓盐水中,如果冰块全部熔化后,则 ( )
(冰的密度是0.9×103千克/米3;浓盐水的密度是1.1×103千克/米3)
A.液面不变
B.液面上升
C.液面下降
D.无法判断
解析:冰块熔化前,在盐水中处于漂浮状态.
则有F浮=G冰,
即 ρ盐g V排=m冰g
V排=m冰/ρ盐 ...(1)
冰块熔化后,排开液体的体积等于冰熔化成水的体积,
即 V水= m水/ρ水 ...(2)
(∵冰化成水后质量不变m冰= m水)
比较(1) .(2)可知V排V水,
冰块在浓盐水中熔化后。液面上升.
答案:B
技巧: 全球变暖后,海面上漂浮着冰山的熔化,导致海面上升。
例3:有一块冰漂浮在一杯酒精(或煤油等)中,当冰块完全熔化后,
液面高度将怎样变化?
解析:冰块熔化前,在酒精中处于漂浮状态.
则有F浮=G冰,
即 ρ酒g V排=m冰g
V排=m冰/ρ酒 ...(1)
冰块熔化后,
排开液体的体积等于冰熔化成水的体积,
即 V水= m水/ρ水 ...(2)
(冰化成水后质量不变m冰= m水)
比较(1) .(2)可知V排>V水,
冰块在酒精中熔化后。
液面下降.
技巧:
1、利用冰块熔化前,排开液体的体积为:V排=m冰/ρ液
2、冰块熔化后的水的体积为:V水=m冰/ρ水
3、比较V排 和 V水,可知液面情况。
结论:
1、纯冰在纯水中熔化水面不变: V排= V水,水面不变;
2、纯冰在盐水(或其它密度比水大的液体)中熔化:
V排< V水,液面上升;
3、纯冰在密度比水小的液体中熔化:
V排> V水 ,液面下降。
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