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题目
假设冰与水的密度之比为 9:10,则漂浮的冰块在水平面上下两部分质量之比为?
A. 1:10
B. 1:9
C. 9:10
D. 1:11
参考答案与知识点
参考答案
正确选项为 B. 1:9。
冰块漂浮在水面上,根据漂浮条件,冰块所受浮力等于自身重力。设冰块总体积为 V,水下部分体积为 V_sub,水上部分体积为 V_above = V - V_sub。冰块重力 G = ρ_ice * V * g,浮力 F = ρ_water * V_sub * g。由 G = F 得 ρ_ice * V = ρ_water * V_sub,即 V_sub / V = ρ_ice / ρ_water = 9/10。因此水下体积占总体积的 9/10,水上体积占 1/10。由于冰块是均匀的,其质量与体积成正比,所以水上部分质量 m_above = ρ_ice * V_above,水下部分质量 m_sub = ρ_ice * V_sub,两者之比等于体积之比:m_above : m_sub = V_above : V_sub = (1/10) : (9/10) = 1:9。常见错误:误将体积比当作密度比,或混淆上下部分质量与露出水面体积的比例。注意冰与水的密度比已给出,直接应用阿基米德原理即可得出正确结果。
涉及知识点
- 阿基米德原理
- 浮力与重力平衡
- 密度与体积的关系
- 漂浮条件
- 质量与体积正比