Question

12．一重為6N，邊長為0.1m的正方體木塊，用細(xì)線系于容器的水中，如圖所示，求：
（1）木塊所受的浮力大小？
（2）細(xì)線的拉力大��？
（3）細(xì)線剪斷后，木塊靜止時，木塊下表面所受到水的壓強(qiáng)是多大？

Answer 1

分析 （1）求出木塊的體積就可以知道它浸沒時排開水的體積，那么知道了V_排和水的密度，則可以根據(jù)阿基米德原理公式就可以算出木塊浸沒在水中時受到的浮力；
（2）可根據(jù)F=F_浮-G計算出拉力的大小．
（3）由題意可知，剪斷細(xì)線后，木塊時漂浮在水面上的，則F_浮=G，知道了木塊受到的浮力大小，根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知木塊下表面所受到水的壓力，然后利用壓強(qiáng)公式求得木塊下表面所受到水的壓強(qiáng)．

解答 解：（1）木塊的體積：V=0.1m×0.1m×0.1m=1.0×10^-3m³，
木塊浸沒在水中時受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1.0×10^-3m³=10N；
（2）木塊受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力，
根據(jù)力的平衡條件可得：F_浮=G+F，
所以細(xì)線的拉力：F=F_浮-G=10N-6N=4N．
（3）因為木塊浸沒在水中時的浮力大于木塊的重力，
所以剪斷細(xì)線后，木塊會上浮直至漂浮在水面上，
由于漂浮，所以F_浮′=G=6N，
根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知，木塊下表面所受到水的壓力：F_壓=F_浮′=6N，
則木塊下表面所受到水的壓強(qiáng)：p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{6N}{0.1m×0.1m}$=600Pa．
答：（1）木塊浸沒在水中受到的浮力為10N；
（2）細(xì)線的拉力為4N；
（3）剪斷細(xì)線后，木塊處于靜止時，木塊下表面所受到水的壓強(qiáng)是600Pa．

點評 本題考查了阿基米德原理、物體的浮沉條件及其應(yīng)用，本題中的第（3）問要把握漂浮時，物體受到的浮力等于重力．