(2013?黃石)(1)配置適當(dāng)密度的鹽水,可以用來為某些農(nóng)作物選種,把種子放在鹽水中,漂浮的種子是不飽滿的,沉底的種子是飽滿的,請說明道理.
(2)研究表明,某鹽水的密度ρ隨深度h而變化,變化規(guī)律為ρ=ρ0+kh,式中ρ0=1.0×103kg/m3,k=1.0×103 kg/m4,向此鹽水中投放兩個用一根輕細線系著的小球A和B,兩小球體積均為1cm3,兩球質(zhì)量分別為mA=1.2g,mB=1.4g,如果每個球在溶液中都處于靜止?fàn)顟B(tài),兩球球心相距L=10cm,線是拉緊的且不拉斷.(假設(shè)鹽水足夠深且小球所在處的鹽水密度取球心對應(yīng)深度處的密度值,取g=10N/kg)求:
①A球球心所處的深度值?
②A球所在處鹽水的壓強是否可以計算?如果能,請列出計算此處壓強的表達式;如果不能,請說明理由?
③細線對小球的拉力?
分析:(1)①物體的沉浮條件是ρ>ρ時,物體上。沪時,物體懸浮;ρ<ρ時,物體下沉.②飽滿種子密度大、不飽滿種子密度。
(2)①設(shè)A球所處深度為hA,B球所處深度為hB,因為mA<mB,所以hB=hA+0.1m,根據(jù)物體的懸浮條件列方程求得A、B球所處的深度;
②③利用ρB0+khB求出B球處的密度,利用阿基米德原理求出B球受到的浮力,因為B球靜止,所以GB=FB+F,據(jù)此求繩子中拉力大小.
解答:解:(1)在質(zhì)量一定時,飽滿種子的體積要比不飽滿的種子的體積小,由密度公式ρ=
m
V
知:飽滿種子的密度大;
根據(jù)物體的浮沉條件知:密度大的飽滿種子會下沉,而密度小的不飽滿種子會上浮,最終漂浮在水面上.
(2)①設(shè)A球所處深度為hA,B球所處深度為hB,由于mA<mB,所以B球應(yīng)在A球下方;
則:hB=hA+0.1m,
將A、B看作整體,根據(jù)物體的懸浮條件可得:
F浮A+F浮B=GA+GB,
即:ρAgVABgVB=mAg+mBg,
(ρ0+khA)V+(ρ0+khB)V=mA+mB
0V+2khAV+k×0.1m×V=mA+mB,
即:2×1×103kg/m3×1×10-6m3+2×0.01×105kg/m4×hA×1×10-6m3+0.01×105kg/m4×0.1m×1×10-6m3=2.6×10-3kg,
解得:
hA=0.25m=25cm,
②A球所在處鹽水的壓強不能計算,因為隨著深度的變化液體密度是變化的,不能利用p=ρgh計算,若要計算可以求平均值.
③這時,hB=hA+0.1m=0.25m+0.1m=0.35m;
ρB0+khB=1×103kg/m3+0.01×105kg/m4×0.35m=1.35×103kg/m3,
B球受到的浮力:
FBBgVBBgV=1.35×103kg/m3×10N/kg×1×10-6m3=0.0135N,
B球重:
GB=mBg=0.0014kg×10N/kg=0.014N,
∵GB=FB+F
∴F=GB-FB=0.014N-0.0135N=0.0005N.
答:(1)密度大的飽滿種子會下沉,而密度小的不飽滿種子會上浮,最終漂浮在水面上.
A球球心所處的深度為0.25m;
②不能,因為隨著深度的變化液體密度是變化的,不能利用p=ρgh計算,若要計算可以求平均值.
③細線對小球的拉力為0.0005N.
點評:(1)該題是密度知識和物體浮沉條件的實際應(yīng)用,正確判別出飽滿種子、不飽滿種子和鹽水的密度關(guān)系,是正確解題的前提.
(2)本題考查了學(xué)生對重力公式、阿基米德原理、物體的懸浮條件的掌握和運用,應(yīng)根據(jù)題干將AB球看做一個整體處理或分別對AB球進行分析,要細心!
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