Question

【題目】如圖所示，已知重為10N的長方體木塊靜止在水面上，浸入在水中的體積占木塊總體積的 （g取10N/kg）．

（1）求木塊所受到的浮力大小；
（2）若木塊下表面所處的深度為0.2米，求木塊下表面受到水的壓強；
（3）若要將木塊全部浸沒水中，求至少需要施加多大的壓力．

Answer 1

【答案】
（1）解：因為木塊漂浮在水面上，

所以木塊受到的浮力：F浮=G木=10N

答：木塊所受到的浮力為10N；

（2）解：木塊下表面所處的深度為0.2米，

則木塊下表面受到水的壓強：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa

答：木塊下表面受到水的壓強為2000Pa；

（3）解：根據F浮=ρ水gV排可得，排開液體的體積：

V排= = =1×10﹣3m3；

因為V排= V木；所以V木= V排= ×1×10﹣3m3=1.25×10﹣3m3；

木塊全部浸沒時受到水的浮力：

F′浮=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.25×10﹣3m3=12.5N；

木塊浸沒時，根據力的平衡條件有：F浮′=G木+F，

則壓力F=F浮′﹣G木=12.5N﹣10N=2.5N．

答：要將木塊全部浸沒水中，需要施加的壓力為2.5N

【解析】（1）由題意可知，木塊漂浮在水面上，根據漂浮的條件求出木塊受到水豎直向上的浮力；（2）已知木塊下表面所處的水的深度，根據p=ρgh求出下表面受到水的壓強；（3）根據阿基米德原理求出排開水的體積即為浸入水中的體積，然后求出物體的體積，利用阿基米德原理求物體受到水的浮力；若使物體全部浸入水中而靜止，則F浮′=G木+F，即可求壓力．