Question

18．小明探究怎样使物体上浮或下沉，用手将质量为150g，体积为1.6×10^-4m³的苹果浸没在水中，苹果受到的浮力为1.6N，松手后苹果将上浮（选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”），最后静止时，苹果撑开水的体积为1.5×10^-4m³．（取g=10N/Kg，ρ_水=1.0×10³Kg/m³）

Answer 1

分析 （1）当苹果浸没在水中时，此时排开水的体积就等于苹果的体积，利用阿基米德原理计算此时苹果受到的浮力；
（2）知道苹果的质量，利用公式G=mg计算苹果受到的重力；浮力与重力进行比较，重力大于浮力就下沉，重力等于浮力就悬浮，重力小于浮力就上浮；
（3）最后根据苹果所处的状态求出静止时受到的浮力．再利用F_浮=ρ_水gV_排可求苹果撑开水的体积．

解答 解：（1）当苹果浸没在水中时，排开水的体积就等于苹果的体积，
即V_排=V_物=1.6×10^-4m³，
所以此时苹果受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1000kg/m³×10N/kg×1.6×10^-4m³=1.6N；
（2）苹果的质量：m=150g=0.15kg，
苹果受到的重力：G=mg=0.15kg×10N/kg=1.5N；
因为G＜F_浮，所以松手后苹果会上浮；
（3）当苹果静止时，漂浮，受到的浮力F_浮′=G=1.5N．
根据F_浮=ρ_水gV_排可得，最后静止时，苹果撑开水的体积为：${V}_{排}^{′}$=$\frac{{F}_{浮}^{′}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.5×10^-4m³．
故答案为：1.6；上浮；1.5×10^-4．

点评 本题考查了浮力和重力的计算、物体的浮沉条件，关键是对公式及公式变形的理解和应用，利用好隐含条件物体浸没水中时V_排=V．