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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