11.如下图所示,弹簧测力计下悬挂小木块,此时烧杯内溶液的温度为$20° \mathrm{C}$。若对烧杯进行加热(不考虑水的蒸发及木块体积的变化),则弹簧测力计的示数会

变小
(填“变大”“变小”或“不变”)。答案
变小
解析
【分析】
本题需结合硝酸钾溶解度随温度的变化规律,以及浮力的受力分析来解题。首先,硝酸钾溶解度随温度升高而增大,加热饱和硝酸钾溶液时溶液密度会变化;其次对木块受力分析,结合阿基米德原理判断浮力变化,进而推导弹簧测力计示数的变化。
【解析】
1. 硝酸钾的溶解度随温度升高而显著增大,对20℃的饱和硝酸钾溶液加热时,烧杯底部未溶解的硝酸钾固体会继续溶解,溶液的密度ρ液增大;
2. 对弹簧测力计下的小木块受力分析:木块静止时受力平衡,满足关系:木块重力$ G_{木} = $弹簧测力计拉力$ F_{拉} + $木块受到的浮力$ F_{浮} $,因此弹簧测力计示数$ F_{拉} = G_{木} - F_{浮} $;
3. 根据阿基米德原理,浮力$ F_{浮} = \rho_{液}gV_{排} $,由于木块体积不变,排开溶液的体积$ V_{排} $不变,$ g $为常量,溶液密度$ \rho_{液} $增大,故浮力$ F_{浮} $增大;
4. 代入$ F_{拉} $的表达式,木块重力$ G_{木} $不变,$ F_{浮} $增大,因此$ F_{拉} $变小,即弹簧测力计的示数变小。
【答案】
变小
【知识点】
溶解度与温度的关系、浮力计算、受力平衡
【点评】
本题是理化结合的综合题,将化学中溶解度的变化与物理中浮力、受力平衡知识结合,考查学生的跨学科分析能力,需明确溶液密度变化对浮力的影响,进而推导弹簧测力计示数的变化逻辑。
【难度系数】
0.5
本题需结合硝酸钾溶解度随温度的变化规律,以及浮力的受力分析来解题。首先,硝酸钾溶解度随温度升高而增大,加热饱和硝酸钾溶液时溶液密度会变化;其次对木块受力分析,结合阿基米德原理判断浮力变化,进而推导弹簧测力计示数的变化。
【解析】
1. 硝酸钾的溶解度随温度升高而显著增大,对20℃的饱和硝酸钾溶液加热时,烧杯底部未溶解的硝酸钾固体会继续溶解,溶液的密度ρ液增大;
2. 对弹簧测力计下的小木块受力分析:木块静止时受力平衡,满足关系:木块重力$ G_{木} = $弹簧测力计拉力$ F_{拉} + $木块受到的浮力$ F_{浮} $,因此弹簧测力计示数$ F_{拉} = G_{木} - F_{浮} $;
3. 根据阿基米德原理,浮力$ F_{浮} = \rho_{液}gV_{排} $,由于木块体积不变,排开溶液的体积$ V_{排} $不变,$ g $为常量,溶液密度$ \rho_{液} $增大,故浮力$ F_{浮} $增大;
4. 代入$ F_{拉} $的表达式,木块重力$ G_{木} $不变,$ F_{浮} $增大,因此$ F_{拉} $变小,即弹簧测力计的示数变小。
【答案】
变小
【知识点】
溶解度与温度的关系、浮力计算、受力平衡
【点评】
本题是理化结合的综合题,将化学中溶解度的变化与物理中浮力、受力平衡知识结合,考查学生的跨学科分析能力,需明确溶液密度变化对浮力的影响,进而推导弹簧测力计示数的变化逻辑。
【难度系数】
0.5
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