Question

3．小明同学利用密度为1.5×10³kg/m³的橡皮泥造“船”，他所用橡皮泥的体积为20cm³，造成的小船最大排水体积为100cm³ ．他所造的小船所受的最大浮力？这个小船能否漂浮在水面上？若能漂浮，求漂浮时的浮力？（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）已知小船最大排水体积，根据公式F_浮=ρ_水gV_排即可计算出橡皮泥受到的最大浮力．
（2）根据橡皮泥的密度和体积，利用公式m=ρV可以计算出橡皮泥的质量，再根据公式G=mg即可计算出橡皮泥的重力，与其最大浮力相比较即可判断小船能否漂浮在水面上．
（3）物体漂浮，浮力等于其重力．

解答 解：
（1）小船最大排水体积为100cm³ =1×10^-4m³，
根据阿基米德原理可得，小船所受的最大浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-4m³=1N．
（2）橡皮泥的体积V=20cm³=2×10^-5m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$得橡皮泥的质量：
m=ρV=1.5×10³kg/m³×2×10^-5m³=0.03kg，
小明所用橡皮泥的重力：
G=mg=0.03 kg×10N/kg=0.3N．
因为F_浮＞G，
所以，小船能漂浮在水面上．
根据物体漂浮条件可得，漂浮时的浮力：
${F}_{浮}^{′}$=G=0.3N．
答：他所造的小船所受的最大浮力为1N；这个小船能漂浮在水面上；漂浮时的浮力为0.3N．

点评 该题考查了阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用，同时考查密度公式、重力公式的应用，是一道综合性较强的题目．题目难度适中，属于中档题．