Question

10．把體積為1×10^-2m³的木塊放入水中，當(dāng)它靜止時有$\frac{3}{10}$的體積露出水面．求：
（1）水對木塊的浮力有多大？
（2）木塊所受的重力是多大？
（3）木塊的密度是多大？
（4）要想使木塊完全沒入水中，應(yīng)施加多大的力？方向如何？

Answer 1

分析 （1）求出木塊的排開的水的體積，根據(jù)阿基米德原理求出木塊受到的浮力；
（2）木塊漂浮時受到的浮力和自身的重力相等，據(jù)此求出木塊的重力；
（3）根據(jù)重力公式求出木塊質(zhì)量，利用密度公式即可求出木塊的密度；
（4）根據(jù)阿基米德原理求出木塊浸沒時受到的浮力，根據(jù)物體的受力平衡即可求出應(yīng)施加的力的大�。�

解答 解：（1）V_排=（1-$\frac{3}{10}$）V_木=$\frac{7}{10}$×1×10^-2m³=7×10^-3m³．
F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×7×10^-3m³=70N．
（2）因為木塊漂浮，所以G_木=F_浮=70N；
（3）木塊質(zhì)量m_木=$\frac{{G}_{木}}{g}$=$\frac{70N}{10N/kg}$=7kg；
則木塊的密度：
ρ_木=$\frac{{m}_{木}}{{V}_{木}}$=$\frac{7kg}{1×1{0}^{-2}{m}^{3}}$=0.7×10³kg/m³．
（4）若木塊完全沒入水中，則V_排′=V_木=1×10^-2m³，
F_浮′=ρ_水gV_排′=1×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-2m³=100N，
則F_壓=F_浮′-G_木=100N-70N=30N，方向豎直向下．
答：（1）水對木塊的浮力有70N；
（2）木塊所受的重力是70N；
（3）木塊的密度是0.7×10³kg/m³；
（4）要想使木塊完全沒入水中，應(yīng)施加30N的力，方向豎直向下．

點(diǎn)評 本題考查了浮力和密度的計算，關(guān)鍵是利用好木塊漂浮的條件，要注意物體排開液體的體積和浸沒的體積相等．