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这是一道经典的物理问题。我们需要分析冰块融化前后,烧杯中水面高度的变化。初始状态下,冰块和铁钉一起漂浮在水面上。根据阿基米德原理,漂浮物体排开液体的重量等于物体自身的重量。
根据阿基米德原理,漂浮的冰块和铁钉所受的浮力等于它们的总重量。冰块的密度小于水,而铁钉的密度大于水。当冰块融化后,铁钉会沉到水底,这是理解问题的关键。
让我们仔细分析融化过程。融化前,冰块和铁钉一起漂浮,排开的水量等于它们的总重量除以水的密度。融化后,冰变成水,体积减小,而铁钉沉入水底,只排开等于自身体积的水。由于铁钉的体积小于其重量除以水密度的值,所以总的排开水量减少,水面下降。
综合以上分析,我们可以确定答案是B,水面下降。这是因为铁钉从漂浮状态变为沉底状态时,其排开水的体积从重量除以水密度变为自身体积,而铁钉的体积小于其重量除以水密度,所以总排开水量减少,导致水面下降。这道题考查的是阿基米德原理和密度概念的综合应用。
根据阿基米德原理,漂浮的冰块和铁钉所受的浮力等于它们的总重量。冰块的密度小于水,而铁钉的密度大于水。当冰块融化后,铁钉会沉到水底,这是理解问题的关键。
让我们仔细分析融化过程。融化前,冰块和铁钉一起漂浮,排开的水量等于它们的总重量除以水的密度。融化后,冰变成水,体积减小,而铁钉沉入水底,只排开等于自身体积的水。由于铁钉的体积小于其重量除以水密度的值,所以总的排开水量减少,水面下降。
综合以上分析,我们可以确定答案是B,水面下降。这是因为铁钉从漂浮状态变为沉底状态时,其排开水的体积从重量除以水密度变为自身体积,而铁钉的体积小于其重量除以水密度,所以总排开水量减少,导致水面下降。这道题考查的是阿基米德原理和密度概念的综合应用。
最后,我们用数学公式来严格验证这个结论。设冰块质量为m冰,铁钉质量为m铁,水的密度为ρ水,铁的密度为ρ铁。融化前排开水的体积等于总质量除以水密度,融化后排开水的体积等于融化水体积加上铁钉体积。计算体积变化量,由于铁的密度大于水的密度,所以体积变化量为负值,证明水面确实下降。