Question

某校科學興趣小組在學習了“植物體對水的吸收、利用和散失”的知識后，利用食鹽、水、新鮮冬瓜和自制土密度計對植物細胞吸水、失水的原理展開探究．他們將冬瓜除去瓜瓤后制成“冬瓜碗”，并在“冬瓜碗”中加入240g密度為1.2g/cm³的食鹽水．并在溶液中放置自制土密度計（實驗裝置如圖甲所示），通過觀察一段時間后土密度計浸沒深度的變化，分析研究冬瓜得失水分的狀況．若土密度計在溶液中浸沒的深度隨時間的變化曲線如圖乙所示．請你幫助該興趣小組完成實驗的探究和分析．（食鹽溶解于水后，液體體積基本不變）
（1）實驗過程中，土密度計所受的浮力

 

（選填“增大”、“減小”或“不變”）．根據土密度計浸沒深度的變化情況可知，冬瓜在鹽水中

 

（選填“吸水”或“失水”），且速度變化的特點是

 

．
（2）根據圖象數據通過計算可知，一段時間后鹽水的密度是

 

g/cm³．
（3）綜合以上數據通過粗略計算可知實驗過程中冬瓜得失水的總質量是

 

g．

Answer 1

分析：根據漂浮的條件（浮力等于物體重力）分析，根據土密度計浸沒深度的變化情況可知，排開液體的體積變化，由阿基米德原理計算即可．

解答：解：（1）實驗過程中，土密度計始終處于漂浮，所受的浮力與密度計重力，而重力不變，所以浮力不變．
根據圖象可知：土密度計浸沒深度逐漸變大，則V_排變大，而浮力不變，由阿基米德原理F_浮=ρ_鹽水gV_排可知，ρ_鹽水變小，即鹽水里的水增加，所以冬瓜在鹽水中失水，土密度計浸沒深度是先快后幾乎不再變深，所以冬瓜失水速度變化的特點是先快后慢，最后幾乎不變．
（2）根據圖象數據算可知：
開始時浸沒深度為h₁=6cm，則F_浮1=G，即ρ_鹽水1gSh₁=G；
一段時間后浸沒深度為h₂=6.4cm，則F_浮2=G，即ρ_鹽水2gSh₂=G；
∴ρ_鹽水2gSh₂=ρ_鹽水1gSh₁；
∴鹽水的密度ρ_鹽水2=

h1

h2

ρ_鹽水1=

6cm

6.4cm

×1.2g/cm³=1.125g/cm³．
（3）設冬瓜得失水的總質量為m，
∵ρ_鹽水2=

m1+m

m1 ρ鹽水1 + m ρ水

，
∴m=

1 ρ鹽水2 - 1 ρ鹽水1

1 ρ水 - 1 ρ鹽水2

×m₁=

1 1.125g/cm3 - 1 1.2g/cm3

1 1g/cm3 - 1 1.125g/cm3

×240g=80g．
故答案為：（1）不變；失水；先快后慢，最后幾乎不變．
（2）1.125．
（3）80．

點評：解決此類問題要利用物體的漂浮條件和阿基米德原理進行分析解答，關鍵是知道冬瓜失水后水中鹽的質量不變，由于水份的增加，鹽水的密度減小．