Question

11．某同學想測量某種液體的密度，設計了如圖所示的實驗，已知木塊的重力為1.2N，體積為200cm³，當木塊靜止時彈簧測力計的示數為2N，g=l0N/kg，
（1）木塊受到的浮力是多少？
（2）液體的密度是多少？
（3）剪斷細繩，木塊穩(wěn)定時處于什么狀態(tài)，所受浮力又是多大？

Answer 1

分析 （1）已知木塊的重力和浸沒在水中受到的拉力，可以得到木塊受到的浮力；
（2）已知木塊受到的浮力和浸沒時排開液體的體積，利用阿基米德原理變形公式得到液體的密度；
（3）已知木塊重力，可以得到質量，已知木塊質量和體積，可以得到密度；將木塊密度與液體密度比較，確定木塊浮沉，最后得到木塊靜止時受到的浮力．

解答 解：
（1）由圖可知，木塊浸沒在水中時受到向下的重力、向下的拉力和向上的浮力，
根據力的平衡可知，浮力等于重力與拉力之和，
故受到的浮力：F_浮=F_拉+G=2N+1.2N=3.2N；
（2）由F_浮=ρ_液gV_排可得液體的密度：
ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{3.2N}{10N/kg×2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=1.6×10³kg/m³；
（3）根據G=mg可得木塊的質量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.2N}{10N/kg}$=0.12kg，
則木塊的密度：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.12kg}{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.6×10³kg/m³，
因為ρ＜ρ_液，所以木塊最終靜止在液面上，
木塊穩(wěn)定時受到的浮力：F_浮′=G=1.2N．
答：（1）木塊受到的浮力是3.2N；
（2）液體的密度是1.6×10³kg/m³；
（3）剪斷細繩，木塊穩(wěn)定時處于靜止狀態(tài)，所受浮力是1.2N．

點評 此題考查的是阿基米德原理和物體浮沉條件的應用，熟悉基本規(guī)律，對木塊進行正確的受力方向，是解答此題的關鍵．