题目内容
【题目】将塑料球和木球用细绳相连放入水中时，木球露出水面的体积为它自身体积的
，如图甲所示，当把细绳剪断后，塑料球沉底，木球露出水面的体积是它自身体积的
，这时塑料球受到池底对它的支持力为F，如图乙所示若已知塑料球和木球的体积之比是1：8，则（ ）
A．木球的重力为2F
B．塑料球所受的浮力为2F
C．绳子剪断前后，两物体所受的总浮力相差2F
D．塑料球的密度为2.0×103千克/米3
【答案】D
【解析】
试题分析：（1）塑料球和木球处于平衡状态，根据漂浮条件分别列出等式，利用阿基米德原理即可推导出木球和塑料球的重力和浮力；
（2）把细线剪断后，根据木球露出水面的体积为自身体积的
可知木球排开水的体积，根据物体的漂浮条件和阿基米德原理求出木球的密度，再根据漂浮条件和阿基米德原理表示出细线剪断前木球、塑料球的重力之和与浮力之间的关系，然后利用密度公式即可求出塑料球的密度．
解：（1）把细线剪断前，木球和塑料球漂浮，木球受力为：G木，向下的F拉、F木浮1；
则G木+F拉=F木浮1，而F木浮1=ρ水g（1﹣
）V木=
ρ水gV木，
则G木+F拉=ρ水gV木﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
细线剪断后，木球受力为：G木，F木浮2；
则G木=F木浮2，而F木浮2=ρ水g（1﹣
）V木=ρ水gV木，
则G木=ρ水gV木﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
①式﹣②式得：
F拉=F木浮1﹣F木浮2=
ρ水gV木﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
把细线剪断前，塑料球受力为：G塑料，F拉、F塑料浮；
则G塑料=F拉+F塑料浮﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
把细线剪后前，塑料球受力为：G塑料，支持力为F、F塑料浮；
G塑料=F+F塑料浮﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤
④式﹣⑤式得：F拉=F﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑥
由③⑥式可知：ρ水gV木=F，
则ρ水gV木=8F﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑦
则根据②和⑦式得：
G木=ρ水gV木=×8F=4F，故选项A错误；
因为V塑料：V木=1：8，
所以F塑料浮=ρ水gV塑料=ρ水g×V木=
×8F=F，
故选项B错误；
（2）把细线剪断后，木球排开水的体积V排=V木﹣
V木=V木，
F浮木=ρ水gV排=m木g，即ρ水g×V木=ρ木V木g，
解得：ρ木=ρ水，
把细线剪断前，木球和塑料球漂浮，则
F浮前=ρ水gV排′=（m木+m塑料）g，即ρ水g（
V木+V塑料）=（ρ木V木+ρ塑料V塑料）g，
因为V塑料：V木=1：8，
所以ρ水（×8V塑料+V塑料）=（ρ水×8V塑料+ρ塑料V塑料），
整理可得：ρ塑料=2ρ水=2×1×103kg/m3=2×103kg/m3．故选项D正确；
绳子剪断前后，两物体所受的总浮力之差为：
F浮前﹣F浮后=（G木+G塑料）﹣（G木+F塑料浮）=G塑料﹣F塑料浮=F；故选项C错误；
故选D．
