Question

15．將二塊完全相同的冰分別放入盛有水的兩個容器中，如圖甲是冰塊與容器底部有接觸且有擠壓的情景；如圖乙是冰塊系上輕質(zhì)繩子，繩子繃緊的情景．

（1）圖甲中，當(dāng)冰塊慢慢熔化變小，并開始浮于水面上時，液面比剛開始要上升（選填“上升”或“下降”或“不變”）．
（2）圖乙中，容器底部受到的液體壓強(qiáng)與冰自由在水中相比將變大．待冰塊完全熔化，容器底部受到液體壓強(qiáng)與圖乙所示此刻的情況相比將變�。�

Answer 1

分析 （1）根據(jù)冰在水中的受力狀況，分析冰在未熔化和熔化至浮于水面時的受力情況，比較不同情況排開水的體積，據(jù)此解題；
（2）根據(jù)冰的受力狀況，由阿基米德原理求出冰在不同情況時所排開水的體積，從而比較水面的高度變化，再根據(jù)液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)解題．

解答 解：（1）由題可知，圖甲中，冰熔化前，F(xiàn)_浮+F_支=G_冰，F(xiàn)_浮=ρ_水V_排g＜G_冰，-------①
冰化水后，G_冰=G_水，即：ρ_冰V_冰g=ρ_水V_水g，-------②
由①②可得：ρ_水V_排g＜ρ_水V_水g，
即：冰熔化為水的體積大于排開水的體積，
冰熔化后，水面將上升．
（2）當(dāng)冰自由在水中時，由于ρ_冰＜ρ_水，可知冰在水中漂浮，F(xiàn)_浮=G_冰=ρ_水V_排g=ρ_水Shg，而如圖乙中繩子繃緊，則F_浮'=G_冰+F_拉，可得F_浮＜F_浮'，
由阿基米德原理可知：ρ_水V_排g＜ρ_水V_排'g，即ρ_水Shg＜ρ_水Sh'g，因而h＜h'，由液體壓強(qiáng)p=ρgh可知，p＜p'，即容器底部受到的液體壓強(qiáng)與冰自由在水中相比將變大；
在水中漂浮的冰完全熔化成水時其質(zhì)量不變，即m_水=m_冰，V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{G}_{冰}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{m}_{冰}g}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{{m}_{水}}{{ρ}_{水}}$=V_水，
由題可知，繩子繃緊，則所受的浮力F浮'＞G冰，由阿基米德原理可知，此時所排開的水的體積V排'大于冰在水中自由時所排開水的體積V排，可得：V排'＞V水，即完全熔化后水面會下降，由p=ρgh可知，其底部受部的壓強(qiáng)將會變小．
故答案為：（1）上升；（2）變大；變�。�

點(diǎn)評 本題考查的是浮力與壓強(qiáng)的綜合運(yùn)用，要熟練掌握液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)，難度大．