某小组同学为了探究容器中漂流在水面上的冰块熔化前后水面变化的情况.他们选用了质量为m1和m2的冰块(已知m1＜m2).将它们分别放入盛有相同体积水的相同的烧杯中.冰块熔化前后水面变化情况如图所示.请仔细观察图中的现象和相关条件.归纳得出初步结论．中的现象及相关条件可知:漂浮在水面上的冰块熔化后.水面高度不发生改变．的冰块内掺有小木块.待冰块熔化后小� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

1．

某小组同学为了探究容器中漂流在水面上的冰块熔化前后水面变化的情况，他们选用了质量为m₁和m₂的冰块（已知m₁＜m₂），将它们分别放入盛有相同体积水的相同的烧杯中，冰块熔化前后水面变化情况如图（a）、（b）所示，请仔细观察图中的现象和相关条件，归纳得出初步结论．
（1）分析比较图（a）或（b）中的现象及相关条件可知：漂浮在水面上的冰块熔化后，水面高度不发生改变．
（2）若图（a）的冰块内掺有小木块，待冰块熔化后小木块漂浮在水面上，此时水面高度将不变，而图（b）的冰块内掺有小铁块，待冰块熔化后小铁块下沉到杯底，此时水面高度将下降．（已知ρ_铁＞ρ_水＞ρ_冰）

分析（1）比较图（a）或（b），分析不同质量的冰块熔化与未熔化时的水体积的变化，总结体积变化与冰的质量的关系；
（2）比较冰熔化前后受浮力大小关系，再分析排开液体体积的关系，而确定液面升降．

解答解：
（1）分析比较图（a）或（b），可得出的初步结论是：漂浮在水中的冰块，冰块完全熔化后体积不变，容器中液面没有变化；
（2）①冰熔化前，冰和木块处于悬浮状态，
F_浮=G_冰+G_木，
即：ρ_水gV_排=G_冰+G_木，
V_排=$\frac{{G}_{冰}+{G}_{木}}{{ρ}_{水}g}$，
冰熔化后，冰变成水，木块漂浮，
冰熔化成水的体积为：
V_水=$\frac{{G}_{冰}}{{ρ}_{水}g}$，
木块排开的水的体积为：
V_木排=$\frac{{G}_{木}}{{ρ}_{水}g}$，
此时排开水的体积：
V=V_水+V_木排=$\frac{{G}_{冰}+{G}_{木}}{{ρ}_{水}g}$，
因为V=V_排，
所以水面不变．
②冰熔化前：F_浮=G=G_铁+G_冰，
冰熔化后受到的浮力等于铁受到的浮力F_铁加上水受到的浮力F_水，即：F_浮′=F_铁+F_水=F_铁+G_水，
因为铁下沉，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．
故答案为：
（1）漂浮在水面上的冰块熔化后，水面高度不发生改变；（2）不变；下降．