Question

12．如圖甲所示，是小科家的“懶人花盆”．它的外面是一個(gè)儲(chǔ)水盆，里面是一個(gè)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(yùn)動(dòng)，浮子的頂端可顯示水位高低，栽培盆底的陶粒通過(guò)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(jiǎn)化成圖乙．已知浮子重為0.02N，橫截面積為0.5cm²．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）從植物細(xì)胞吸水或失水原理分析，若儲(chǔ)水盆內(nèi)所用營(yíng)養(yǎng)液濃度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞失水．
（2）浮子在水中漂浮時(shí)，浸入水中的深度是多少？
（3）當(dāng)儲(chǔ)水盆內(nèi)盛有密度比水大的營(yíng)養(yǎng)液時(shí)，營(yíng)養(yǎng)液對(duì)漂浮的浮子底面的壓強(qiáng)多大？

Answer 1

分析 （1）植物細(xì)胞吸水和失水的原理是：細(xì)胞外部溶液的濃度大于細(xì)胞內(nèi)部濃度時(shí)失水；細(xì)胞外部溶液的濃度小于細(xì)胞內(nèi)部濃度時(shí)吸水．吸水還是失水取決于細(xì)胞液濃度與周?chē)�環(huán)境溶液的濃度大小，二者的差越大吸水或失水的動(dòng)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(lái)求得浮力的大小，利用阿基米德原理求出的排開(kāi)液體的體積，利用h=$\frac{V}{S}$可求出所處深度．
（3）由于營(yíng)養(yǎng)液對(duì)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(qiáng)．

解答 解：（1）從植物細(xì)胞吸水或失水原理分析，若儲(chǔ)水盆內(nèi)所用營(yíng)養(yǎng)液濃度過(guò)高，大于蘿卜細(xì)胞液的濃度，會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)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(shí)，浸入水中的深度是0.04m．
（3）當(dāng)儲(chǔ)水盆內(nèi)盛有密度比水大的營(yíng)養(yǎng)液時(shí)，營(yíng)養(yǎng)液對(duì)漂浮的浮子底面的壓強(qiáng)是400Pa．

點(diǎn)評(píng) 本題是學(xué)科綜合題，重點(diǎn)考查阿基米德原理和浮力產(chǎn)生的原因，關(guān)鍵是運(yùn)用公式計(jì)算時(shí)注意單位的統(tǒng)一．