Question

【題目】（7分）邊長為10cm的立方體物塊（ρ物<ρ水）放入圓柱形容器底部，如圖1所示．逐漸向容器內倒入水（水未溢出），測量容器內水的深度h，分別計算出該物塊對應受到的浮力F浮，并繪制了如圖2（實線）所示的圖像．

（1）在水中，h=12cm時，物塊處于 狀態（選填“漂浮”、“懸浮”、“沉底”），物塊重為 N．

（2）未倒水前物塊對容器底部的壓強為 Pa，物體的密度為 kg/m3．

（3）更換一種液體重復上述實驗，繪制了如圖2（虛線）所示的圖像．h=12cm時，物塊處于 狀態（選填“漂浮”、“懸浮”、“沉底”），液體的密度為 kg/m3．當h=12cm時，水中物塊的重力勢能 液體中物塊的重力勢能．（選填“>”、“<”、“=”）

Answer 1

【答案】（1）漂浮 8 （2）800 0.8×103 （3）沉底 0.7×103 >

【解析】

試題分析：（1）在水中，h=12cm時，由于（ρ物<ρ水）所以物體只能處于漂浮狀態，由圖示可知，物體的重力等于最大的浮力為8N；(2)未倒入水時，物體全部壓在容器底部，對容器底的壓力為8N，由物體塊的邊長可求出受力面積為0.01m2，所以未倒水前物塊對容器底部的壓強為800 Pa，物體的體積為0.001m3，所以物體的密度為0.8×103 kg/m3；（3）當加入10cm深的液體時，浮力為7N，小于重力，再加入液體時，浮力不再變化，所以h=12cm時，物塊處于沉底狀態，所受的浮力為7N，所以可求出液體的密度為0.7×103 kg/m3；由于液體的密度小于水的密度，所以當h=12cm時，水中物塊的重力勢能大于液體中物塊的重力勢能。