Question

10．如图所示，利用滑轮组将一木块在水中匀速向下拉动0.1m，此时拉力为0.6N，当在水中把A点处的细线剪断后．木块漂浮在水面上，不计滑轮重、摩擦和滑轮的浮力，求：木块漂浮在水面上时，露出水面的体积为多大？

Answer 1

分析 已知拉力F的大小和分担木块所受拉力的绳子段数，可以得到作用在A点的拉力；物体浸没时受到的浮力与漂浮时受到的浮力之差，就是A点绳子对木块的拉力；已知减小的浮力和水的密度，利用公式V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$计算木块露出水面的体积．

解答 解：对木块进行受力分析可知，绳子剪断前，木块受到重力、浮力和拉力的作用，
根据力的平衡可知，F_浮=G_物+F_拉，
绳子剪断前，和物体相连的是动滑轮，A点绳子对木块的拉力为F_拉=2F=2×0.6N=1.2N，
绳子剪断后，当木块漂浮在水面时，此时浮力应等于物体的重力，
故浮力应该减小1.2N，即△F_浮=1.2N．
因为F_浮=ρ_液gV_排，
所，木块露出水面的体积V_露=$\frac{△{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-4_m3．
答：木块漂浮在水面上时，露出水面的体积为1.2×10^-4_m3．

点评 此题考查了滑轮组的使用和阿基米德原理的应用，会判断分担拉力的绳子是段数，理解浮力减小的程度与木块露出水面体积的关系，是解决此题的关键．