Question

15．小科有一塊形狀不規則的塑料泡沫，為測出該塑料泡沫在漂浮時和完全浸沒在水中時所受浮力的大小，小科做了如下實驗：

（1）小科將該塑料泡沫放入底面積很大的盛水容器中，使其處于漂浮，如圖甲所示．經測量此時該塑料泡沫排開液體的體積為0.0001米³．
①放入塑料泡沫過程中水對容器底部的壓強怎么變化？
②計算該塑料泡沫處于漂浮時的浮力為多大？
（2）小科又用如圖乙所示的實驗，現已知l₁為10厘米，l₂為15厘米，木塊重為2牛，則該塑料泡沫完全浸沒在水中時所受浮力為多大？（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）①根據p=ρgh分析放入塑料泡沫過程中水對容器底部的壓強怎么變化；
②利用F_浮=ρgV_排可求得該塑料泡沫處于漂浮時的浮力；
（2）塑料泡沫處于漂浮時的浮力等于其重力，已知木塊重為2牛，先根據杠桿平衡的條件求出作用在杠桿左端的力，然后根據塑料泡沫受平衡力求出浮力的大小；

解答 解：（1）①放入塑料泡沫過程中，水位升高，根據p=ρgh可知，水對容器底部的壓強變大；
②該塑料泡沫處于漂浮時的浮力F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.0001m³=1N；
（2）塑料泡沫處于漂浮時的浮力等于其重力，即G_泡沫=1N，
已知木塊的重力：G=2N，
由杠桿平衡條件可知：Fl₁=Gl₂
則F=$\frac{G{l}_{2}}{{l}_{1}}$=$\frac{2N×0.15m}{0.1m}$=3N，
則泡沫塑料受到的浮力：F_浮=F+G_泡沫=3N+1N=4N；
答：（1）①放入塑料泡沫過程中水對容器底部的壓強變大；
②該塑料泡沫處于漂浮時的浮力為1N；
（2）該塑料泡沫完全浸沒在水中時所受浮力為4N．

點評 本題考查了浮力、重力、杠桿的平衡條件的應用阿基米德原理的應用，綜合性強．關鍵是對公式和公式變形的理解和應用．