Question

嚴寒冬季，海面結了厚厚一層海冰．
（一）小明想：冰面下海水的密度是多大呢？于是他砸開冰面，進行實驗探究：取長5cm、寬5cm、高8cm的長方體物塊，懸掛在彈簧測力計下方，示數如圖（甲）所示；將物塊浸沒在海水中，彈簧測力計示數如圖（乙）所示．(g取10N/kg)問：

(1)海水的密度是多大？
（二）小華想：海水結成的海冰是否含有鹽分呢？于是她進行實驗探究：取一根空心吸管，將一些小鐵釘從吸管的下端塞入作為配重，并用石蠟將吸管的下端封起來；將配重吸管放入純水中，靜止后如圖（丙）所示；取一些海冰放人燒杯中，待海冰完全熔化后，將配重吸管放入其中，靜止后如圖（丁）所示．問：
(2)海冰熔化所得的液體密度為多大？海冰是否含有鹽分？
(3)小華將此液體置于室外直至其表面又凝固了一層固體，將此固體撈出置于空容器中直至完全熔化成新液體，請合理猜想，新液體的密度可能為  ___________kg/m³．

Answer 1

（1）海水的密度是=1.07×10³kg/m³．
（2）海冰熔化所得的液體密度為1.04×10³kg/m³；海冰含有鹽分；
（3）新液體的密度可能為1.03×10³kg/m³。

(1)由彈簧測力計的示數和可得出的塊的浮力，再由浮力求出液體的密度；(2)通過漂浮物體的特點，得出液體密度與純水的密度的關系，然后計算得出這種液體的密度。(3)新液體的密度可以通過合理猜想取得，既然海水結冰后的海冰化成海水的密度我們已知計算出來了，那么新液體又是從海冰化成海水中凝固后又熔化的，所以從某種液體中凝固出來的固體熔化成的液體的密度與原液體的密度比是不變的，通過這個猜想從而計算得出這種液體的密度來。
解：（1）根據甲、乙可知，木塊受到的浮力：F_浮=4.3N－2.2N=2.1N，
排開海水的體積：V_排=5cm×5cm×8cm=200cm³=0.0002m³，
∵F_浮=ρ_海水gV    ∴ρ_海水==1.05×10³kg/m³．
（2）設吸管的橫截面積為S，由于管與配重均為漂浮物體，由于F_浮=G，物體的重G不變，
則有ρ_水gSh=ρ_海水′gSh′
∴ρ_海水′=1×10³kg/m³×=1.04×10³kg/m³＞1×10³kg/m³，所以含有鹽。
（3）∵小華將此液體置于室外直至其表面又凝固了一層固體，這些固體也像海水表面有海冰一樣，所以我們進行大膽的猜想：它的密度與海冰熔化成液體的密度比應該等于海冰熔化成液體的密度與海水的密度之比。
即，故ρ_海水″===1.03×10³kg/m³．
答：（1）海水的密度是=1.07×10³kg/m³．
（2）海冰熔化所得的液體密度為1.04×10³kg/m³；海冰含有鹽分；
（3）新液體的密度可能為1.03×10³kg/m³。