Question

⑴配置適當(dāng)密度的鹽水，可以用來(lái)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(mǎn)的，沉底的種子是飽滿(mǎn)的，請(qǐng)說(shuō)明道理。

⑵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(gè)用一根輕細(xì)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m_A=1.2g， m_B=1.4g，如果每個(gè)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(duì)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(qiáng)是否可以計(jì)算？如果能，請(qǐng)列出計(jì)算此處壓強(qiáng)的表達(dá)式；如果不能，請(qǐng)說(shuō)明理由？

③線的拉力？

 

Answer 1

【答案】

（1）見(jiàn)解析⑵①h=0.25m②不能，理由見(jiàn)解析③T=5×10^-4N

【解析】解：（1）飽滿(mǎn)的種子密度比鹽水大，在鹽水中下沉，不飽滿(mǎn)的種子密度比鹽水小，在鹽水中上浮并漂浮在水面。(4分)

（2）①球A、B剛放入鹽水時(shí)，球的密度均大于ρ₀，故它們會(huì)一起下沉，但由于鹽水的密度隨深度的增加而增大，故兩球所受的浮力也會(huì)逐漸增大，當(dāng)兩球的浮力等于兩球的重力時(shí)，兩球懸浮。

此時(shí)對(duì)整體而言：F_A浮＋F_B浮=（m_A＋m_B）g，即ρ_AVg＋ρ_BVg=2.6×10^－3kg×g；

設(shè)A球球心處的深度值為h，則B球的深度值為h+0.1m

故球A處的密度ρ_A=ρ_o＋kh；球B處的密度ρ_B=ρ_o＋k（h+0.1m）；

將數(shù)值代入解得：h=0.25m。

②不能，因?yàn)殡S著深度的變化鹽水的密度發(fā)生了變化，如果要計(jì)算可以取平均值。

③對(duì)A、B隔離受力分析可得，由F_A浮=T＋m_Ag；F_B浮＋T=m_Bg；且F_A=ρ_AVg=（ρ₀+kh）Vg

代入數(shù)據(jù)可得T=5×10^-4N；

（上述計(jì)算答案中能正確列出方程，無(wú)論是用整體法還是隔離法，每個(gè)式子1分）

（1）漂浮物體的密度比液體的密度小，沉底物體的密度比液體的密度大，故可從密度的角度進(jìn)行分析得出其原因來(lái)；（2）如果鹽水的密度隨深度的增加而增大，則物體放入液體中時(shí)，由于它們的密度均大于液體的密度，故它們都會(huì)下沉，但隨著二球深度的增加，液體密度的增大，二球受到的浮力也會(huì)增大，最終會(huì)使二者處于懸浮狀態(tài)，且A球在上，B球在下，通過(guò)受力分析，列出力的平衡方程，可計(jì)算出A球球心所處的深度值；而A球球心所處的壓強(qiáng)值卻不能求出，雖然這是液體的壓強(qiáng)，但由于液體的密度是不均勻的，故其壓強(qiáng)無(wú)法求出；此時(shí)如果再對(duì)其中的一個(gè)球進(jìn)行受力分析，即可列出兩球的受力方程來(lái)，聯(lián)立即可求出線的拉力來(lái)。

【考點(diǎn)】液體壓強(qiáng)，浮沉條件。