Question

16．如圖所示，已知重為10N的長方體木塊靜止在水面上，浸入在水中的體積占木塊總體積的$\frac{4}{5}$（g取10N/kg）．求：
（1）木塊所受到的浮力大小；
（2）木塊浸入在水中的體積和木塊總體積；
（3）若要將木塊全部浸沒水中，求至少需要施加多大的壓力．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，木塊漂浮在水面上，根據(jù)漂浮的條件求出木塊受到水豎直向上的浮力；
（2）根據(jù)阿基米德原理求出排開水的體積即為浸入水中的體積，浸入在水中的體積占木塊總體積的$\frac{4}{5}$，據(jù)此求出物體的體積；
（3）利用阿基米德原理求物體受到水的浮力；若使物體全部浸入水中而靜止，則F_浮′=G_木+F，即可求壓力．

解答 解：
（1）因為木塊漂浮在水面上，
所以受到的浮力F_浮=G_木=10N；
（2）根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可知排開水的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{10N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-3m³；
浸入水中體積：V_浸=V_排=$\frac{4}{5}$V_木，
所以V_木=$\frac{5}{4}$V_浸=$\frac{5}{4}$×1×10^-3m³=1.25×10^-3m³；
（3）木塊全部浸沒時受到水的浮力：
F′_浮=ρ_水gV_排′=ρ_水gV_木=1×10³kg/m³×10N/kg×1.25×10^-3m³=12.5N；
因為F_浮′=G_木+F，
所以壓力F=F_浮′-G_木=12.5N-10N=2.5N．
答：（1）木塊所受到的浮力大小為10N；
（2）木塊浸入在水中的體積和木塊總體積分別為1×10^-3m³、1.25×10^-3m³；
（3）若要將木塊全部浸沒水中，至少需要施加2.5N的壓力．

點評 本題考查了學(xué)生對物體浮沉條件和阿基米德原理的理解與掌握，雖知識點多，但都屬于基礎(chǔ)內(nèi)容，難度不大．