Question

某同学家里的方形玻璃鱼缸内径长80cm，宽40cm，高30cm，水深25cm，鱼缸本身质量为5kg，放在靠窗的水平台面上．
（1）如图1所示，有一束与水平面成30°角的光斜射入鱼缸的水中，发生反射和折射现象，请你画出反射光线并标出反射角度，并大致画出折射光线的路径．
（2）求鱼缸中的水有多重？
（3）求此时台面受到的压强是多大？
（4）如图2是某同学画的在上、下温度一致的湖水中，鱼儿戏水时吐出小气泡的情景．你觉得他画的气泡情况符合实际吗？如果不符合，请根据你所学过的物理知识说出正确的画法（用简单的文字表述，不用画图），并说明这样画的物理学根据．
正确画法：
物理学根据：

Answer 1

【答案】分析：（1）光线从空气斜射到水面时，既发生反射，又发生折射．反射遵循反射定律，折射遵循折射规律．
（2）已知鱼缸的长、宽和水深，可以计算出水的体积V；利用公式m=ρV，能够得出水的质量m；最后公式G=mg就可以求出水重．
（3）已知鱼缸的质量，可以得到鱼缸重，鱼缸对水平台的压力等于鱼缸和水的总重力；已知鱼缸的长和宽，可以得到底面积；利用公式P=计算台面受到的压强．
（4）气泡在水中上升过程中，形状是否变化及如何变化，取决于所受水的压强变化，用公式P=ρgh分析．
解答：解：
（1）入射光线与水平面成30°角，所以入射角为60°，根据光的反射定律，反射角等于入射角，即反射角为60°；光从空气斜射入水，折射光线向法线偏折；
（2）鱼缸中水的体积为
V=abh=0.8m×0.4m×0.25m=0.08m³
水的质量为
m=ρV=1.0×10³kg/m³×0.08m³=80kg
水重为
G_水=mg=80kg×10N/kg=800N
（3）鱼缸的重力为
G=mg=5kg×10N/kg=50N
台面受到的压力为
F=G+G_水=50N+800N=850N
鱼缸与台面的接触面积为
S=ab=0.8m×0.4m=0.32m²
台面受到的压强为
P===2656.25Pa
（4）由液体压强公式P=ρgh知，在水的密度一定时，压强变化决定于水的深度．气泡上升，深度减小，所以受到水的压强减小；在温度一定时，气泡受到的压强减小，体积会增大，所以上升过程中，气泡应该越来越大．
答：
（1）光的反射和折射传播如右上图：
（2）鱼缸中的水重850N； 
（3）此时台面受到的压强是2656.25Pa   
（4）小气泡应该上大下小；液体内部越浅处压强越小．
点评：入射角、反射角、折射角分别是入射光线、反射光线、折射光线与法线的夹角，而不是三条光线与界面的夹角．