Question

【題目】如圖所示，將一個體積為1.0×10﹣3m3、重6N的木塊用細線系在底面積為400cm2的圓柱形容器的底部．當容器中倒入足夠的水使木塊被浸沒時，求：（g取10N/kg）
（1）木塊浸沒在水中受到的浮力．
（2）剪斷細線后，木塊處于靜止時露出水面的體積多大．
（3）容器底壓強減小了多少？

Answer 1

【答案】解：（1）木塊浸沒在水中時受到的浮力：F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m3=10N；
（2）因為木塊浸沒在水中時的浮力大于木塊的重力，所以剪斷細線后，木塊會上浮直至漂浮在水面上，
由于漂浮，所以F浮=G=6N，
由F浮=ρ液gV排得：V排===6×10﹣4m3 ，
則V露=V﹣V排=1.0×10﹣3m3﹣6×10﹣4m3=4×10﹣4m3；
（3）木塊露出水面處于靜止后，水面下降的高度：h減===0.01m，
則容器底部所受水的壓強減小了：p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa．
答：（1）木塊浸沒在水中受到的浮力為10N．
（2）剪斷細線后，木塊處于靜止時，木塊露出水面的體積為4×10﹣4m3 ．
（3）木塊露出水面處于靜止后，容器底部所受水的壓強減小了100Pa．
【解析】（1）已知木塊的體積，則就可以知道它浸沒時排開水的體積，那么知道了V排和水的密度，則可以根據阿基米德原理公式就可以算出木塊浸沒在水中時受到的浮力；
（2）由題意可知，剪斷細線后，木塊時漂浮在水面上的，則F浮=G，知道了木塊受到的浮力大小，就可以根據阿基米德原理公式的變形式算出此時木塊在水中的V排 ， 最后用木塊的體積減去V排就算出了木塊露出水面的體積；
（3）液體壓強公式是P=ρ液gh，要算容器底部所受水的壓強減小了多少，就需要先算出液面高度下降了多少，而液面下降的高度取決于木塊露出水面的體積，所以用木塊露出水面的體積除以容器的底面積，就可以算出水面減小的高度，從而就可以算出減小的壓強．