Question

15．一個(gè)實(shí)心小球先后放入盛有足夠多的水和足夠多的酒精的兩個(gè)容器中，小球受到的浮力分別是2.7N和2.4N．酒精的密度為0.8×10³kg/m³．（g=10N/kg），請分析：
（1）小球在酒精中的浮塵狀態(tài)沉底．（選填“漂浮”“懸浮”或“沉底”）
（2）小球的重力為2.7N，小球的體積3×10^-4m³，小球的密度0.9×10³kg/m³．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)小球在水中和在酒精中所受的浮力大小利用阿基米德原理可求排開水和酒精的體積，然后小球在水中和在酒精中所受的浮力大小和排開水和酒精的體積的大小，結(jié)合物體浮沉條件判斷小球在水中和酒精中所處的狀態(tài)；
（2）在水中漂浮，知道受到的浮力，根據(jù)物體的漂浮條件和重力公式求小球重和小球的質(zhì)量；在酒精中下沉，知道受到的浮力，利用阿基米德原理可求排開酒精的體積（小球的體積），再利用密度公式求小球的密度．

解答 解：（1）因?yàn)镕_浮水=2.7N，F(xiàn)_浮酒=2.4N，則F_浮水≠F_浮酒，
所以根據(jù)漂浮條件浮力等于重力可判斷，實(shí)心小球在水中和酒精中不可能都處于漂浮狀態(tài)，
由F_浮=ρ_液V_排g得：
V_排水=$\frac{{F}_{浮水}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2.7N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.7×10^-4m³，
V_排酒=$\frac{{F}_{浮酒}}{{ρ}_{酒}g}$=$\frac{2.4N}{0.8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=3×10^-4m³，
則V_排水＜V_排酒，
根據(jù)浸沒時(shí)排開液體的體積與物體體積相等的特點(diǎn)可判斷：實(shí)心小球在水中和酒精中不可能都是沉入底部，所以小球在水中和在酒精中一定是在一種液體中處于漂浮狀態(tài)，
若小球在酒精中是處于漂浮，因?yàn)棣?SUB>水＞ρ_酒精，所以小球在水中一定也是處于漂�。畡t浮力會(huì)都與重力相等，故都漂浮不可能；
故小球所處的狀態(tài)一定是：在水中漂浮，在酒精中沉沒在容器底．
（2）因?yàn)樵谒�中漂浮，所以球的重G_球=F_浮水=2.7N，
則球的質(zhì)量m_球=$\frac{{G}_{球}}{g}$=$\frac{2.7N}{10N/kg}$=0.27kg，
因?yàn)樵诰凭�中下沉�?br />所以球的體積V_球=V_排酒=3×10^-4m³，
所以球的密度：
ρ_球=$\frac{{m}_{球}}{{V}_{球}}$=$\frac{0.27kg}{3×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.9×10³kg/m³．
故答案為：（1）沉底；（2）2.7；3×10^-4；0.9×10³．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對重力公式、密度公式、阿基米德原理和物體的浮沉條件的掌握和運(yùn)用，判斷出小球在水中、酒精中的狀態(tài)是本題的突破口，能在水中求出小球重、在酒精中求出小球的體積是本題的關(guān)鍵．