5. (2024 玉溪二模)如图所示是心理学中的萨提亚冰山理论模型,它将人的“行为”和“内在”比作一座巨大冰山。露在水面上的部分指能够被外界看到的行为表现或应对方式,大约只占冰山整体体积的八分之一;另外藏在水面下的八分之七则指长期压抑并被我们忽略的“内在”。若冰山的质量为 900 t,海水的密度为 $ \rho_{海水} = 1.03 × 10^{3} \mathrm{kg/m}^3 $,冰的密度为 $ \rho_{冰} = 0.9 × 10^{3} \mathrm{kg/m}^3 $,$ g $ 取 10 N/kg。

(1)求海水下 10 m 深处产生的压强(不计大气压强)。
(2)求此冰山受到的浮力(不计冰熔化)。
(3)按题目所给数据推断,这样的冰山是否符合萨提亚冰山理论模型,并通过必要的计算说明理由。
(1)求海水下 10 m 深处产生的压强(不计大气压强)。
(2)求此冰山受到的浮力(不计冰熔化)。
(3)按题目所给数据推断,这样的冰山是否符合萨提亚冰山理论模型,并通过必要的计算说明理由。
答案
(1)海水下 10 m 深处产生的压强 $ p = \rho_{海水} gh = 1.03 × 10^{3} \mathrm{kg/m}^3 × 10 \mathrm{N/kg} × 10 \mathrm{m} = 1.03 × 10^{5} \mathrm{Pa} $。
(2)冰山漂浮在水面,所受的浮力等于自身的重力,即 $ F_{浮} = G = mg = 900 × 10^{3} \mathrm{kg} × 10 \mathrm{N/kg} = 9 × 10^{6} \mathrm{N} $。
(3)冰山排开海水的体积,即冰山藏在水中的体积
$ V_{排} = \frac{F_{浮}}{\rho_{海水} g} = \frac{9 × 10^{6} \mathrm{N}}{1.03 × 10^{3} \mathrm{kg/m}^3 × 10 \mathrm{N/kg}} = \frac{9 × 10^{4}}{103} \mathrm{m}^3 $,
冰山的体积
$ V = \frac{m}{\rho_{冰}} = \frac{900 × 10^{3} \mathrm{kg}}{0.9 × 10^{3} \mathrm{kg/m}^3} = 1000 \mathrm{m}^3 $,
冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值
$ \frac{V_{排}}{V} = \frac{\frac{9 × 10^{4}}{103} \mathrm{m}^3}{1000 \mathrm{m}^3} = \frac{90}{103} ≈ \frac{7}{8} $,
则露出水面的冰山约占冰山总体积的 $ \frac{1}{8} $,所以这样的冰山符合萨提亚冰山理论模型。
答案:(1) $ 1.03 × 10^{5} \mathrm{Pa} $ (2) $ 9 × 10^{6} \mathrm{N} $ (3)这样的冰山符合萨提亚冰山理论模型,计算过程见解析
(2)冰山漂浮在水面,所受的浮力等于自身的重力,即 $ F_{浮} = G = mg = 900 × 10^{3} \mathrm{kg} × 10 \mathrm{N/kg} = 9 × 10^{6} \mathrm{N} $。
(3)冰山排开海水的体积,即冰山藏在水中的体积
$ V_{排} = \frac{F_{浮}}{\rho_{海水} g} = \frac{9 × 10^{6} \mathrm{N}}{1.03 × 10^{3} \mathrm{kg/m}^3 × 10 \mathrm{N/kg}} = \frac{9 × 10^{4}}{103} \mathrm{m}^3 $,
冰山的体积
$ V = \frac{m}{\rho_{冰}} = \frac{900 × 10^{3} \mathrm{kg}}{0.9 × 10^{3} \mathrm{kg/m}^3} = 1000 \mathrm{m}^3 $,
冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值
$ \frac{V_{排}}{V} = \frac{\frac{9 × 10^{4}}{103} \mathrm{m}^3}{1000 \mathrm{m}^3} = \frac{90}{103} ≈ \frac{7}{8} $,
则露出水面的冰山约占冰山总体积的 $ \frac{1}{8} $,所以这样的冰山符合萨提亚冰山理论模型。
答案:(1) $ 1.03 × 10^{5} \mathrm{Pa} $ (2) $ 9 × 10^{6} \mathrm{N} $ (3)这样的冰山符合萨提亚冰山理论模型,计算过程见解析
6. 如图所示,水中有一支长 14 cm、底部嵌有铁块的蜡烛,露出水面的长度为 1 cm。点燃蜡烛,至蜡烛熄灭时,水对容器底部产生的压强

变小
(选填“变大”“变小”或“不变”),熄灭时蜡烛所剩长度为4
cm。($ \rho_{蜡} = 0.9 × 10^{3} \mathrm{kg/m}^3 $)答案
变小;4
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