Question

8．重为5N的铁球，体积为0.69dm³，轻轻放入盛满水容器中，待球静止后球处于什么状态？球受到的浮力为多少N若将此球放入酒精中静止能排出酒精的质量是多少g．

Answer 1

分析 知道物体的体积，则由阿基米德原理可求得它全部浸没水中时的浮力大小；则根据物体的浮沉条件可判断物体的状态，从而可确定浮力的大小．把这个铁球放入水中后，只有先分析球最后静止在什么位置，是沉在水底还是悬浮在水中或是漂浮在水面，才能正确求出它受到的浮力．

解答 解：（1）若将铁球浸没在水中，则V_排=V_球=0.69dm³=0.69×10^-3m³，
则铁球浸没水中时受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.69×10^-3m³=6.9N；
由于铁球重力G=5N，则F_浮＞G，
所以铁球在水中静止后处于漂浮状态，所受浮力F_浮=G=5N．
（2））若将铁球浸没在酒精中，则V_排=V_球=0.69dm³=0.69×10^-3m³，
则铁球浸没酒精中时受到的浮力：
F_浮′=ρ_水gV_排=0.8×10³kg/m³×10N/kg×0.69×10^-3m³=5.52N；
由于铁球重力G=5N，则F_浮′＞G，
所以铁球在酒精中静止后处于漂浮状态，所受浮力F_浮′=G=5N．
根据F_浮=G_排=m_排g可得：
m_排=$\frac{{F}_{浮}}{g}$=$\frac{5N}{10N/kg}$=0.5kg=500g．
答：铁球轻轻放入盛满水容器中，待球静止后球处于漂浮状态，铁球受到的浮力为5N，若将此球放入酒精中静止能排出酒精的质量是500g．

点评 本题考查物体沉浮状态的判断以及阿基米德原理的直接应用，同时要注意根据物体的浮沉条件判断物体的状态，再确定所受浮力的大小．