Question

如圖所示，體積為V=200cm³的木塊在繩子拉力F=0.8N的作用下完全浸沒在水中（g=10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，繩子重力不計）．求：
（1）木塊此時受到浮力．
（2）木塊的重力．
（3）剪斷繩子，木塊靜止時排開水的體積．

Answer 1

【答案】分析：（1）木塊受到的浮力根據阿基米德原理直接計算得出；
（2）分析木塊的受力情況，根據受力平衡時合力為零即可求出木塊的重力；
（3）木塊漂浮時所受的浮力等于它自身的重力，因此，求出重力即可得到浮力的大小，然后根據阿基米德原理求排開水的體積．
解答：解：
（1）木塊體積V=200cm³=2×10^-4m³，
∴木塊完全浸沒在水中時，V_排=V=2×10^-4m³，
則受到的浮力為F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-4m³=2N．
（2）∵木塊在繩子拉力的作用下靜止在水中，受到豎直向下的重力和拉力、豎直向上的浮力作用；
∴G_木+F=F_浮，
則G_木=F_浮-F=2N-0.8N=1.2N．
（3）剪斷繩子，木塊靜止時會漂浮在水面上，
所以，F_浮′=G_木，
即：ρ_水V_排2g=G_木 
∴排開水的體積V_排2===1.2×10^-4m³．
答：（1）木塊此時受到浮力為2N．
（2）木塊的重力為1.2N．
（3）剪斷繩子，木塊靜止時排開水的體積為1.2×10^-4m³．
點評：本題考查物體的浮沉條件和阿基米德原理的應用，注意木塊在水中的浮力要利用浮力的公式來計算，木塊漂浮時的浮力要利用漂浮的條件來求．