Question

【題目】如圖所示，有一木塊的體積為200cm3 ， 浸沒在水中且處于靜止狀態，木塊受到繩子向下的拉力F為0.8N．（g=10N/kg、ρ水=1.0×l03kg/m3 ， 繩子重力忽略不計）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】
（1）解：木塊浸沒在水中，則木塊排開水的體積：

V排=V=200cm3=2×10﹣4m3，

木塊此時受到的浮力：

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N；

答：木塊此時受到浮力為2N；

（2）解：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，

由三力平衡可得：G木+F=F浮，

則G木=F浮﹣F=2N﹣0.8N=1.2N；

答：木塊的重力為1.2N；

（3）解：因G木＜F浮，

所以，剪斷繩子后木塊靜止時處于漂浮狀態，

此時木塊受到的浮力F浮′=G木=1.2N，

根據阿基米德原理可得，此時木塊排開水的體積：

V排′= = =1.2×10﹣4m3．

答：剪斷繩子，木塊靜止時排開水的體積為1.2×10﹣4m3．

【解析】（1）木塊浸沒時排開水的體積和自身的體積相等，根據阿基米德原理求出受到的浮力；（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）木塊完全浸沒時受到的浮力大于自身的重力，剪斷繩子后其漂浮，受到的浮力和自身的重力相等，根據阿基米德原理求出排開水的體積．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用阿基米德原理和浮力大小的計算的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個規律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；浮力的公式為：F浮= G排 =ρ液gv排．