Question

严寒冬季，海面结了厚厚一层海冰．
（一）小明想：冰面下海水的密度是多大呢？于是他砸开冰面，进行实验探究：取长5cm、宽5cm、高8cm的长方体物块，悬挂在弹簧测力计下方，示数如图（甲）所示；将物块浸没在海水中，弹簧测力计示数如图（乙）所示．(g取10N/kg)问：

(1)海水的密度是多大？
（二）小华想：海水结成的海冰是否含有盐分呢？于是她进行实验探究：取一根空心吸管，将一些小铁钉从吸管的下端塞入作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来；将配重吸管放入纯水中，静止后如图（丙）所示；取一些海冰放人烧杯中，待海冰完全熔化后，将配重吸管放入其中，静止后如图（丁）所示．问：
(2)海冰熔化所得的液体密度为多大？海冰是否含有盐分？
(3)小华将此液体置于室外直至其表面又凝固了一层固体，将此固体捞出置于空容器中直至完全熔化成新液体，请合理猜想，新液体的密度可能为  ___________kg/m³．

Answer 1

（1）海水的密度是=1.07×10³kg/m³．
（2）海冰熔化所得的液体密度为1.04×10³kg/m³；海冰含有盐分；
（3）新液体的密度可能为1.03×10³kg/m³。

(1)由弹簧测力计的示数和可得出的块的浮力，再由浮力求出液体的密度；(2)通过漂浮物体的特点，得出液体密度与纯水的密度的关系，然后计算得出这种液体的密度。(3)新液体的密度可以通过合理猜想取得，既然海水结冰后的海冰化成海水的密度我们已知计算出来了，那么新液体又是从海冰化成海水中凝固后又熔化的，所以从某种液体中凝固出来的固体熔化成的液体的密度与原液体的密度比是不变的，通过这个猜想从而计算得出这种液体的密度来。
解：（1）根据甲、乙可知，木块受到的浮力：F_浮=4.3N－2.2N=2.1N，
排开海水的体积：V_排=5cm×5cm×8cm=200cm³=0.0002m³，
∵F_浮=ρ_海水gV    ∴ρ_海水==1.05×10³kg/m³．
（2）设吸管的横截面积为S，由于管与配重均为漂浮物体，由于F_浮=G，物体的重G不变，
则有ρ_水gSh=ρ_海水′gSh′
∴ρ_海水′=1×10³kg/m³×=1.04×10³kg/m³＞1×10³kg/m³，所以含有盐。
（3）∵小华将此液体置于室外直至其表面又凝固了一层固体，这些固体也像海水表面有海冰一样，所以我们进行大胆的猜想：它的密度与海冰熔化成液体的密度比应该等于海冰熔化成液体的密度与海水的密度之比。
即，故ρ_海水″===1.03×10³kg/m³．
答：（1）海水的密度是=1.07×10³kg/m³．
（2）海冰熔化所得的液体密度为1.04×10³kg/m³；海冰含有盐分；
（3）新液体的密度可能为1.03×10³kg/m³。