一个内部含有石块的冰块放在密度为ρ0=0.95×103kg/m3的液体中恰好能悬浮.一个底面积为S=100cm2的圆柱形
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解题思路:在密度为ρ0的液体中悬浮,说明ρ0(ρ为含有石块的冰块密度),放入水中后,因为ρ>ρ0,所以ρ>ρ,放入水中后漂浮.分析浮冰在水中的变化是该题的难点,根据F=G,求出含有石块的冰块重,从而可知其质量,冰溶化后石块沉入水底,出现了一个支持力,说明在冰溶化成水的过程中浮力减小了,V减小了,这是水面下降的主要原因,再根据冰熔化前后受到的浮力和冰化水,质量不变、重力不变,求得V,再根据ρVV=10g,即可求得冰块内石块的密度.

设总体积为V,石块的体积为V,冰的体积为V-V

∵含有石块的冰块悬浮,

∴含有石块的冰块的密度

ρ=ρ0=0.95×103kg/m3

即:[m/V]=0.95×103kg/m3,-----①

∵ρ=ρ0=0.95×103kg/m3<ρ

∴放入水中将漂浮,排开水的体积V=sh1=100cm2×2.09cm=209cm3

∴含有石块的冰块重:

G=FVg=1×103kg/m3×209×10-6m3×10N/kg=2.09N,

含有石块的冰块的质量:

m=[G/g]=[2.09N/10N/kg]=0.209kg=209g,

代入①得:

V=[m/ρ]=

209g

0.95g/cm3=220cm3

冰熔化前受到的浮力:

F=G+G=GVg=2.09N,

冰熔化后受到的浮力:

F′=GVg,

∵冰化水,质量不变、重力不变,

∴G=G

∴△F=F-F′=GVg-GVg=ρVg-ρVg,

∵△Fsh2g=1×103kg/m3×100×0.1×10-6m3×10N/kg=0.1N,

∴ρVg-ρVg=0.1N,

ρVV=10g,------------②

而ρVg+ρ(V-V)g=2.09N,

ρV(V-V)=209g,------③

③-②得:

ρ(V-V)+ρV=199g,

0.9g/cm3×(220cm3-V)+1g/cm3×V=199g,

解得:V=10cm3

代入②得:

ρVV=10g,

∴ρ=

10g+1g/cm3×10cm3

10cm3=2g/cm3

答:冰块内石块的密度为2g/cm3

点评:

本题考点: 密度的计算;物体的浮沉条件及其应用.

考点点评: 在做浮冰类习题时应注意:当冰内有密度大于水的异物时,冰溶化后液面会下降,但情景不同引起液面下降的原因不同,因此做这类题目时要仔细审题再对症下药.此题是一道压轴题.