Question

3．如图所示，将冰块放在水中漂浮，待其完全熔化后水对容器底部的压强将不变（填“增大”“减小”或“不变”）；又将冻有一小铁块的冰放在水中漂浮，待冰完全熔化后水对容器底部的压强将减小（填“增大”“减小”或“不变”）；最后将冻有一小木块的冰放在水中漂浮，待冰完全熔化后水对容器底部的压强将不变（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

分析 比较冰熔化前后液面升降情况，然后利用液体压强公式分析判断．

解答 解：（1）冰漂浮于水面上，
所以有F_浮=ρ_水gV_排=G_冰，----------------------①
又因为冰熔化成水后，其质量不变，重力不变，
所以G_水=ρ_水gV_水=G_冰，------------------------②
由①②可得：ρ_水gV_排=ρ_水gV_水，
故V_排=V_水，
即：冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积．
所以冰化水后水位不变．
根据p=ρgh可知，待其完全熔化后水对容器底部的压强将不变；
（2）冰熔化前：F_浮=G=G_铁+G_冰，
冰熔化后：F_浮′=F_铁+F_水=F_铁+G_水，
因为铁块下沉，所以F_铁＜G_铁，
所以：F_浮＞F_浮′
因为：F_浮=ρ_水v_排g
所以：V_排＞V_排′，液面将下降，
根据p=ρgh可知，待其完全熔化后水对容器底部的压强将减小；
（3）由于冰块漂浮，F_浮=G_冰，由阿基米原理：F_浮=G_排；
又因为冰熔化前后重力不变，
G_冰=G_冰化水即有：G_排=G_冰化水，
因为：F_浮=G_排=ρ_水V_排g，G_冰=G_冰化水=ρ_水V_冰化水g，
所以：ρ_水V_排g=ρ_水V_冰化水g，
故V_排=V_冰化水
所以冰全部熔化后烧杯内液面不变．
根据p=ρgh可知，待其完全熔化后水对容器底部的压强将不变；
故答案为：不变；减小；不变．

点评 此题考查液体压强的特点，同时考查密度公式、阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用等知识点，是一道综合性很强的题目，关键是推导出冰熔化前后液面的升降情况．