Question

【题目】外形完全相同的木球、铁球和铜球（已知ρ铜＞ρ铁＞ρ水＞ρ木）放入水中，静止后的位置如图所示，铁球沉底，则

A. 木球和铜球的浮力大小相等

B. 铁球受到的浮力最小

C. 木球一定是实心的

D. 铜球的空心一定最大

Answer 1

【答案】D

【解析】

根据阿基米德原理并结合图中排开液体的体积判断三个小球所受的浮力关系；球的体积相同，铜的密度大，但铜球的平均密度小，说明铜球的空心体积大。

由题意知木球、铁球和铜球的体积相等，由图可知V排木＜V排铜＝V排铁，根据F浮＝ρ水gV排可知，它们受到的浮力：F木＜F铜＝F铁，故AB错误；铜球悬浮在水中，铜球一定是空心的；因铁的密度大于水的密度，所以实心铁球会沉底；若铁球空心，且空心的体积较小的情况下，也会沉底；木头的密度小于水的密度，故实心木球漂浮在水中；若木球是空心的，则也是漂浮；所以铁球、木球可能实心，也可能空心，故C错误；因为它们的体积相同，铜和铁的密度远大于水的密度，铜的密度大于铁的密度，铜球悬浮，铁球沉底，故空心部分的体积关系为V铜空＞V铁空，已知木球漂浮在水中，铜球悬浮，则F浮木＝G木﹣﹣﹣﹣﹣①，F浮铜＝G铜﹣﹣﹣﹣﹣②，假设木球是空心的，由图知，木球排开水的体积约为铜球的一半，根据F浮＝ρ水gV排可知，木球所受浮力约为铜球的一半，则结合①②可知木球的重力约为铜球的一半，即可认为G铜＝2G木，由重力和密度公式可得：ρ铜V实铜g＝2ρ木V实木g，即：ρ铜V实铜＝2ρ木V实木，因为ρ铜＞2ρ木，所以实心部分的体积V实铜＜V实木，

因小球的体积相同，所以空心部分的体积V铜空＞V木空，综上所述，铜球的空心一定最大，

故选：D。