Question

12．如圖甲所示，是小科家的“懶人花盆”．它的外面是一個儲水盆，里面是一個栽培盆，栽培盆中有一圓柱體浮子能在光滑的管中自由上下運動，浮子的頂端可顯示水位高低，栽培盆底的陶粒通過滲透與蒸發(fā)的原理起到吸水和透氣的作用，從而為土壤提供水分．“懶人花盆”的原理圖可簡化成圖乙．已知浮子重為0.02N，橫截面積為0.5cm²．請回答下列問題：
（1）從植物細胞吸水或失水原理分析，若儲水盆內(nèi)所用營養(yǎng)液濃度過高，會導致植物細胞失水．
（2）浮子在水中漂浮時，浸入水中的深度是多少？
（3）當儲水盆內(nèi)盛有密度比水大的營養(yǎng)液時，營養(yǎng)液對漂浮的浮子底面的壓強多大？

Answer 1

分析 （1）植物細胞吸水和失水的原理是：細胞外部溶液的濃度大于細胞內(nèi)部濃度時失水；細胞外部溶液的濃度小于細胞內(nèi)部濃度時吸水．吸水還是失水取決于細胞液濃度與周圍環(huán)境溶液的濃度大小，二者的差越大吸水或失水的動力就越大．
（2）由于浮子漂浮在液面上，因此可以利用漂浮在液面上的物體受到的浮力等于其重力來求得浮力的大小，利用阿基米德原理求出的排開液體的體積，利用h=$\frac{V}{S}$可求出所處深度．
（3）由于營養(yǎng)液對漂浮的浮子底面的壓力與浮子的重力相等，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$即可求出壓強．

解答 解：（1）從植物細胞吸水或失水原理分析，若儲水盆內(nèi)所用營養(yǎng)液濃度過高，大于蘿卜細胞液的濃度，會導致植物細胞失水．
（2）由于浮子漂浮在液面上，則F_浮=G=0.02N，
由F_浮=ρgV_排得：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.02N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-6m³；
浮子浸入水中的深度：h=$\frac{{V}_{排}}{S}$=$\frac{2×1{0}^{-6}{m}^{3}}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=0.04m．
（3）由于浮子漂浮在液面上，則浮子底面的壓力F=G=0.02N，
所以p=$\frac{F}{S}$=$\frac{0.02N}{0.5×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=400Pa．
答：（1）失水；
（2）浮子在水中漂浮時，浸入水中的深度是0.04m．
（3）當儲水盆內(nèi)盛有密度比水大的營養(yǎng)液時，營養(yǎng)液對漂浮的浮子底面的壓強是400Pa．

點評 本題是學科綜合題，重點考查阿基米德原理和浮力產(chǎn)生的原因，關鍵是運用公式計算時注意單位的統(tǒng)一．