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2.在南极科学家考察中使用的海洋破冰船在海面正常航行时,它排开水的体积为1800m3,破冰船针对不同的冰层采用不同的破冰方法,其中一种方法是:接触冰面前,船全速航行,船体大部分冲上冰面,就可以把冰压碎(如图所示),已知海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)破冰船正常航行时所受的重力是什么?
(2)在一次破冰行动中,当船冲上冰面后,船的排水体积变为原来的$\frac{1}{3}$,船与冰面的接触面积为6m2,此时破冰船对冰层的压强是多少?

分析 (1)破冰船在海面正常航行时,知道排开海水的体积,根据阿基米德原理求出受到的浮力,破冰船漂浮时受到的浮力和自身的重力相等;
(2)当船冲到冰面上后,浮力变小,它对冰的压力是船的自身重力减去此时受到的浮力,又知道船与冰面的接触面积,根据p=$\frac{F}{S}$求出此时破冰船对冰层的压强.

解答 解:(1)破冰船在海面正常航行时,受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1800m3=1.8×107N,
因破冰船漂浮,
所以,破冰船正常航行时所受的重力:
G=F浮=1.8×107N;
(2)当船冲上冰面后受到的浮力:
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×$\frac{1}{3}$×1800m3=6×106N,
破冰船对冰层的压力:
F=G-F浮′=1.8×107N-6×106N=1.2×107N,
此时破冰船对冰层的压强:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.2×1{0}^{7}N}{6{m}^{2}}$=2×106Pa.
答:(1)破冰船正常航行时所受的重力是1.8×107N;
(2)此时破冰船对冰层的压强是2×106Pa.

点评 本题考查了阿基米德原理、漂浮体积和压强公式的应用,知道对冰的压力是船的自重减去受到的浮力是关键.

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9.小青和小红都想测量某种液体的密度.
(1)小青的方法是:首先将天平放在水平桌面上,并将游码移至标尺的零刻度线处,发现指针偏向分度盘中央刻度线左侧,她应向右(选填“左”或“右”)侧调节平衡螺母,直至指针指在分度盘中央刻度线.
收集数据:

①向瓶中倒入适量液体,用天平测出瓶和液体的总质量m1=33.4g,如图甲所示;
②将瓶中的部分液体倒入量筒中,用天平测出瓶和剩余液体的质量m2,如图乙所示;
③用量筒测出倒入液体的体积V=20mL,图丙所示.
由以上数据可以得到液体的密度ρ液=0.8g/cm3.(写出具体数值)
(2)小红用水、石块(密度大于被测液体密度)、烧杯、弹簧测力计也测到了该液体的密度,如图所示(ρ水为已知):

①用细线系住石块,并挂在弹簧测力计下,测得其重力为G,如图甲所示;
②用弹簧测力计拉住石块使其浸没在水中,测得拉力为F1,如图乙所示;
③用弹簧测力计拉住石块使其浸没在待测液体中,测得拉力为F2.
由以上数据可以得出液体密度的表达式ρ液=$\frac{G-{F}_{2}}{G-{F}_{1}}{ρ}_{水}$,石块密度的表达式ρ石=$\frac{G}{G-{F}_{1}}{ρ}_{水}$(用本次实验收集到的物理量表达,水的密度用ρ水表达).
(3)从实验操作的简单、方便这个角度来看小红(选填:“小青”或“小红”)的方法更好.

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