已知某實心小球是由下表中所列出的塑料材料中的一種製成的.

題目:

已知某實心小球是由下表中所列出的塑料材料中的一種製成的.

塑料名稱 聚甲基戊烯 聚丙烯 聚乙烯 尼龍66 塑料王
密度( kg/m3 0.8×103 0.9×103 0.95×103 1.1×103 2.2×103

爲了鑑別該小球究竟是由其中哪一種塑料製成的,某同學設計並進行了以下實驗:
(1)把該小球放入盛有足夠多酒精的量杯中,鬆手後,當小球處於平衡狀態時,發現量杯內的液面由60ml處升高到90ml處(已知酒精的密度是0.8×103kg/m3),可知該小球的體積是______ cm3
(2)再把該小球放另一隻盛有足夠多水的量杯中,鬆手後,當小球處於平衡狀態時,發現量杯內的液面由60ml處升高到87ml處.由以上實驗數據,可推知該塑料小球的質量是______kg,組成該小球的材料是______.

解答:

小球在酒精中靜止不動時,V1排=90cm3-60cm3=30cm3,受到的浮力F1浮酒精gV排1=800kg/m3×10N/kg×30×10-6m3=0.24N;
小球在水中靜止不動時,V2排=87cm3-60cm3=27cm3,受到的浮力F2浮gV排2=1000kg/m3×10N/kg×27×10-6m3=0.27N.
討論:(1)如果小球在酒精中漂浮,則它在水中一定也漂浮.小球在酒精和水中的浮力應相等,但F1浮<F2浮.故小球不可能在酒精中漂浮;
(2)如果小球在酒精中懸浮,則它在水中應漂浮,小球在酒精和水中的浮力應相等,但F1浮<F2浮.故小球不可能在酒精中懸浮.
所以小球在酒精中肯定沉底,則V=V1排=30cm3
小球在水中的V2排=27cm3<V,說明小球在水中漂浮.
故G=mg=F2浮=0.27N,m=0.027kg;ρ=
m球
V球=
0.027kg
3×10−5m3=0.9×103kg/m3.查表可得小球聚丙烯製成.
故答案爲:(1)30;(2)0.027;聚丙烯.

試題解析:

根據題目所給條件求出小球排開酒精的體積和排開水的體積;根據浮力公式求出所受的浮力;根據浮力的大小關係判斷出小球在酒精和水中的狀態;求出小球的重力;進一步求出質量;再利用密度公式求出小球的密度,查密度表找出組成該小球的材料.

名師點評:

本題考點: 密度公式的應用;阿基米德原理;物體的浮沉條件及其應用.
考點點評: 本題考查質量和密度的計算,關鍵是公式及其變形的靈活運用,難點是確定小球在酒精和水中的狀態.

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