Question

4．木块浮在水面时，露出水面的体积占总体积的$\frac{1}{5}$，己知木块重10牛顿，若用绳子将木块固定在水里，如图，求绳子的拉力是多少牛？

Answer 1

分析 木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，根据阿基米德原理可知木块完全浸没时受到的浮力；当木块完全浸没在水中，绳子对物体的拉力等于受到的浮力和自身重力的差值．

解答 解：木块漂浮时有$\frac{1}{5}$的体积露出水面上，则排开液体的体积V_排=V-V_露=V-$\frac{1}{5}$V=$\frac{4}{5}$V，
由于木块漂浮则受到的浮力：F_浮=G=10N，即ρ_水g×$\frac{4}{5}$V=10N，
所以，ρ_水gV=12.5N，
由于木块完全浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，
则木块完全浸没在水中时，受到的浮力F_浮′=ρ_水gV=12.5N，
此时细绳对木块的拉力：
F=F_浮′-G=12.5N-10N=2.5N．
答：绳子的拉力是2.5N．

点评 本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理的应用，知道物体完全浸没时排开液体的体积和自身的体积相等以及浸没时绳子的拉力等于浮力与重力的差值是关键．