Question

10．如圖甲所示，水平面上有一底面積為5.0×10^-3m²的圓柱形薄壁容器，容器中裝有質(zhì)量為0.5kg的水，現(xiàn)將一個質(zhì)量分布均勻、體積為5.0×10^-5m³的物塊（不吸水）放入容器中，物塊漂浮在水面上，物塊浸入水中的體積為4.0×10^-5m³．（g取10N/kg，水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³）．
（1）求物塊受到的浮力大��；
（2）求物塊的密度；
（3）用力緩慢向下壓物塊使其恰好完全浸沒在水中（水未溢出）如圖乙，求該力F的大小．

Answer 1

分析 （1）已知浸入水中的木塊體積（排開水的體積），利用阿基米德原理求所受浮力．
（2）由于物塊漂浮在水面上，根據(jù)漂浮條件可知物塊的重力，求出質(zhì)量，利用ρ=$\frac{m}{V}$求出物塊的密度；
（3）利用阿基米德原理求物塊使其恰好完全浸沒在水中所受浮力，根據(jù)物塊受力平衡即可求出壓力F．

解答 解：（1）已知V_排=4.0×10^-5m³，
則F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×4×10^-5m³=0.4N．
（2）由于物塊漂浮在水面上，則物塊的重力G=F_浮=0.4N，
則質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{0.4N}{10N/kg}$=0.04kg；
物塊的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.04kg}{5.0×1{0}^{-5}{m}^{3}}$=0.8×10³kg/m³；
（3）使物塊恰好完全浸沒在水中時，
此時木塊受到的浮力：F_浮′=ρ_水gV_排′=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.5N．
由物塊的受力平衡可知：F_浮′=G+F，
所以，施加的壓力：F=F_浮′-G=0.5N-0.4N=0.1N．
答：（1）物塊受到的浮力大小為0.4N；
（2）物塊的密度為0.8×10³kg/m³；
（3）力F的大小為0.1N．

點評 本題為力學(xué)綜合題，考查了重力公式、密度公式、物體漂浮條件、阿基米德原理和力的平衡，這是中考必考題型，要熟練應(yīng)用．