Question

已知某實(shí)心小球是由下表中所列塑料材料中的一種制成的．

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

為了鑒別該小球究竟是由其中哪一種塑料制成的，某同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：
a．把該小球放入盛有足夠多酒精的量杯中，松手后，當(dāng)小球處于平衡狀態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)量杯內(nèi)的液面由60mL處升高到90mL處（已知酒精的密度是0.8×10³kg/m³〕；
b．再把該小球放入另一只盛有足夠多水的量杯中，松手后，當(dāng)小球處于平衡狀態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)量杯內(nèi)的水由60mL處升高到87mL處．（g取10N/kg）
請(qǐng)你由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：
（1）塑料小球在酒精中受到的浮力為

0.24N

．
（2）組成該小球的材料是

聚丙烯

．

Answer 1

分析：根據(jù)題目所給條件求出小球排開(kāi)酒精的體積和排開(kāi)水的體積；根據(jù)浮力公式求出所受的浮力；根據(jù)浮力的大小關(guān)系判斷出小球在酒精和水中的狀態(tài)；求出小球的重力；進(jìn)一步求出質(zhì)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．

解答：解：小球在酒精中靜止不動(dòng)時(shí)，V_1排=90cm³-60cm³=30cm³，受到的浮力F_1浮=ρ_酒精gV_排1=800kg/m³×10N/kg×30×10^-6m³=0.24N；
小球在水中靜止不動(dòng)時(shí)，V_2排=87cm³-60cm³=27cm³，受到的浮力F_2浮=ρ_水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，則它在水中一定液漂浮．小球在酒精和水中的浮力應(yīng)相等，但F_1浮＜F_2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(yīng)漂浮，小球在酒精和水中的浮力應(yīng)相等，但F_1浮＜F_2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_球=V_1排=30cm³；
小球在水中的V_2排=27cm³＜V_球，說(shuō)明小球在水中漂浮．
故G_球=m_球g=F_2浮=0.27N，m_球=0.027kg； ρ_球=

m球

V球

=

0.027kg

30×10-6m3

=0.9×10³kg/m³．查表可得小球聚丙烯制成．
故答案為：（1）0.24N；（2）聚丙烯．

點(diǎn)評(píng)：本題考查質(zhì)量和密度的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是確定小球在酒精和水中的狀態(tài)．