一底面积是100cm2的柱形容器内盛有适量的水,现将含有石块的冰块投入容器内的水中,恰好悬浮,此时水位上升了6cm.当水中冰块全部熔化后,相比熔化前水对容器底部的压强改变了55.28Pa.则石块的密度为______g/cm3.

问题描述:

一底面积是100cm2的柱形容器内盛有适量的水,现将含有石块的冰块投入容器内的水中,恰好悬浮,此时水位上升了6cm.当水中冰块全部熔化后,相比熔化前水对容器底部的压强改变了55.28Pa.则石块的密度为______g/cm3

含有石块的冰块悬浮时,水位上升了△h=6cm=0.06m,
冰块和石块的总体积:
V=S×△h=100×10-4m2×0.06m=6×10-4m3
(m+m)g=F=GgS×△h=1000kg/m3×10N/kg×0.01m2×0.06m=6N,
∴石块和冰的总质量:
(m+m)=

F
g
=
6N
10N/kg
=0.6kg,
冰熔化后,水位下降的高度:
h=
△P
ρg
=
55.28Pa
1000kg/m3×10N/kg
=5.528×10-3m,
冰熔化成水质量m不变,
∵V=
m
ρ

m 
ρ
-
m 
ρ
=S×h
冰的质量:
m=S×h×
ρρ
ρρ
=100×10-4m2×5.528×10-3
1000kg/m3×900kg/m3
1000kg/m3900kg/m3
=0.49752kg,
石块质量:
m=0.6kg-0.49752kg=0.10248kg,
石块体积:
V=V-V=V-
m 
ρ
=6×10-4m3-
0.49752kg
900kg/m3
=4.72×10-5m3
石块的密度:
ρ=
m
V
=
0.10248kg
4.72×10−5m3
=2.17×103kg/m3
故答案为:2.17×103
答案解析:冰块悬浮时水位上升了6cm,据此求出冰块和石块的总体积,根据悬浮条件求冰块和石块的总重、总质量;
根据液体压强公式求冰溶化后水位下降的高度,因为冰熔化后质量不变,冰的体积减去熔化成水的体积等于减小的体积,根据此等式求出冰的质量,从而求出石块的质量;
根据求得的冰的质量计算出冰的体积,又知道总体积,两者之差即为石块的体积,根据公式 ρ=
m
V
求出石块的密度.
考试点:固体的密度测量实验;密度的计算;液体的压强的计算;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用.
知识点:本题考查浮力、密度和压强的计算,关键是公式及其变形的应用以及单位换算,难点是求石块的质量和体积.