Question

5．如圖所示的木塊漂浮在水面上，木塊露出水面的體積為40cm³，占木塊總體的$\frac{2}{5}$，求：
（1）木塊的浮力；
（2）木塊的密度；
（3）若要剛好將木塊全部壓入水中，在其上方需要施加多大的壓力．

Answer 1

分析 （1）求出木塊排開水的體積，利用阿基米德原理求木塊受到的水的浮力；
（2）求出了木塊受到的水的浮力，利用漂浮條件求木塊受到的重力，求出了木塊重，利用重力公式求木塊的質(zhì)量，利用密度公式求木塊的密度．
（3）當(dāng)木塊全部沒入水中時，其受到的浮力增大，則豎直向下的壓力就等于此時木塊受到的浮力與重力之差．

解答 解：（1）由題知，木塊的體積為：V_木=$\frac{40c{m}^{3}}{\frac{2}{5}}$=100cm³，
木塊排開水的體積：V_排=$\frac{3}{5}$V_木=$\frac{3}{5}$×100cm³=60cm³=6×10^-5m³，
木塊受到的水的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×6×10^-5m³=0.6N；
（2）木塊漂浮在水面上木塊受到的重力：G=F_浮=0.6N，
木塊的質(zhì)量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{0.6N}{10N/kg}$=0.06kg，
木塊的密度：
ρ_木=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.06kg}{1×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.6×10³kg/m³；
（3）當(dāng)木塊全部沒入水中時，受到的浮力為F_浮′=ρ_水gV=1×10³kg/m³×10N/kg×100×10^-6m³=1N，
則施加豎直向下的力F=F_浮′-G=1N-0.6N=0.4N．
答：（1）木塊的浮力為 0.6N；
（2）木塊的密度為0.6×10³kg/m³．
（3）若要剛好將木塊全部壓入水中，在其上方需要施加0.4N的壓力．

點(diǎn)評 本題為力學(xué)綜合題，考查了學(xué)生對密度公式、重力公式、阿基米德原理、漂浮條件的掌握和運(yùn)用，計算時注意單位統(tǒng)一．