Question

【題目】如圖所示，體積為V=400cm3的木塊在繩子拉力F=1.6N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）木塊的質量。
（3）木塊的密度。
（4）剪斷繩子，木塊靜止時排開水的體積。

Answer 1

【答案】
（1）木塊體積V=400cm3=4×10-4m3 ，
所以木塊完全浸沒在水中時，V排=V=4×10-4m3 ，
則受到的浮力為F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N．
（2）木塊浸沒在水中時受三個力作用：豎直向下的重力G、豎直向下的拉力F、豎直向上的浮力F浮 ，
因木塊靜止，
所以，F浮=G+F，
則木塊重力G=F浮-F=4N-1.6N=2.4N
（3）ρ=
（4）因木塊浸沒在水中時，F浮＞G，
所以，剪斷繩子后木塊最終會漂浮在水面上，
則靜止時受到的浮力F浮′=G=2.4N，
由F浮=ρgV排可得，木塊靜止時排開水的體積：
V排′===2.4×10-4m3 ，
此時露出水面的體積
V露′=V-V排′=4×10-4m3-2.4×10-4 m3=1.6×10-4m3
【解析】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．