题目内容

16.将一个实心小球先后放入盛有足量的水和足量的酒精(密度为0.8g/cm3)的两个容器中,已知小球静止时受到的浮力依次是9N和8N,试分析小球在这两种液体中静止时可能的状态(“漂浮”、“悬浮”或“沉底”).有四位同学分别对此问题展开了研究,并各自得出以下初步判断,然后在小组内进行展示交流.(g=10牛/千克)
(1)甲同学作出的判断是:小球在水中漂浮,在酒精中沉底.讨论后大家认为,甲的判断是能符合题意的.根据甲的判断计算该情况下小球的密度为0.9g/cm3;
(2)乙同学作出的判断是:小球在水中沉底,在酒精中漂浮.讨论后大家一致认为,由于水的密度比酒精大,如小球在水中沉底,则不可能在酒精中漂浮,所以乙的判断不能成立;
(3)丙同学作出的判断是:小球在水中漂浮,在酒精中悬浮.结合题意分析,你认为丙同学的判断不能(选填“能”或“不能”)成立;
(4)丁同学作出的判断是:小球在水中悬浮,在酒精中沉底.结合题意分析,你认为丁同学的判断不能(选填“能”或“不能”)成立.

分析 本题可采用假设法求解,可分别假设物体在水中可能处的状态,根据阿基米德原理和物体的浮沉条件可知物体在酒精中的状态,由此可选出可能的情况.

解答 解:(1)假设物体在水中漂浮,则由物体的浮沉条件可得,物体重为9N,而在酒精中受到的浮力为8N,故在酒精中应下沉;由F浮水=G=9N,可得,m=$\frac{G}{g}$=$\frac{9N}{10N/kg}$=0.9kg,
F浮酒精=8N,即0.8×103kg/m3×10N/kg×V排=8N,
解得,V排=1×10-3m3,
因为小球在酒精中沉底,V排=V球=1×10-3m3,
则小球的密度ρ=$\frac{m}{{V}_{球}}$=$\frac{0.9kg}{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=0.9×103kg/m3=0.9g/cm3,
(3)假设物体在水中漂浮,则由物体的浮沉条件可得,物体重为9N,而在酒精中受到的浮力为8N,故在酒精中应下沉,不能悬浮,所以丙同学的判断不能成立;
(4)若小球在水中悬浮,在酒精中沉底,设物体的体积为V,则在水中和酒精中所受的浮力比为:F水:F酒精=ρ水gV:ρ酒精gV=ρ水:ρ酒精=5:4;已知小球静止时受到的浮力依次是9N和8N,故F水:F酒精=9:8,所以丁同学的判断不能成立.
故答案为:(1)0.9;(3)不能;(4)不能.

点评 当题目中有多个问题相关联时,可以先假设其中一种情况成立,由此再利用所学知识进行推理,可得出另外的情况是否成立.

练习册系列答案
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7.小李是一名天文爱好者,他淘到一小块“陨石”,但它的真实性和陨石的种类难以确认,恰逢学校物理实验课要求测量物体的密度,小李就对这块“陨石”的密度进行了测量如图所示,想要通过密度来鉴别其真伪.

(1)他把天平放在水平桌面上,游码拨到零刻度线,调节平衡螺母使天平平衡,然后将“陨石”放在左盘中,在右盘中增减砝码,当加入最小砝码时,发现指针指在盘中央刻度线如图甲所示,他接下来的操作是取下最小砝码,移动游码,使横梁平衡.
(2)天平平衡后,砝码质量和游码对应刻度如图乙所示,则“陨石”的质量为62g.
(3)小李查阅资料发现“陨石”有吸水性,经思考后,他先将“陨石”放入盛水的烧杯中足够长时间,再取出来擦干表面的水,放入盛有40ml水的量筒中,水面升高至如图丙所示,他这样做的目的可以避免因“陨石”吸水而使其密度测量值偏大(选填“偏大”“偏小”或“准确”);小池测出“陨石”的密度ρ=3100kg/m3.
(4)若实验室量筒打碎了,小池思考后,采取了以下步骤测量陨石的体积如图丁,先将吸足水的“陨石”放入盛水的烧杯中,把小石块浸没,在水面到达的位置做上标记;接着取出小石块,测得烧杯和水的总质量为m1;最后往烧杯中加水,直到标记处,再测出此时烧杯和水的总质量为m2,则陨石的体积为$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{ρ}_{水}}$(用字母表示,水的密度用ρ水表示).
(5)下列实验或研究中所用方法与图丁中测陨石体积的方法相同的是A
A.探究平面镜成像时,使蜡烛B与蜡烛A的像完全重合来研究像与物的大小关系;
B.研究光线时,引入光线的概念;
C.探究压力的作用效果与受力面积之间的关系时,控制压力的大小相同.

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