Question

19．小明同学在做研究浮力的实验时，把一物体压入水中并完全浸没，放开手后，发现物体上浮，最后漂浮在水面上．他已测出物体重力为6N，该物体体积为10^-3m³，求：
（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力是多大？（ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
（2）物体在露出水面前向上运动的原因是什么？
（3）该物体露出水面的体积为多少？

Answer 1

分析 （1）物体完全浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等，根据阿基米德原理求出物体受到的浮力；
（2）比较物体受到的浮力和自身的重力，然后得出物体在露出水面前向上运动的原因；
（3）物体最后漂浮在水面上时受到的浮力和自身的重力相等，根据阿基米德原理求出排开水的体积，进一步求出该物体露出水面的体积．

解答 解：（1）物体完全浸没在水中时，排开水的体积：V_排=V=10^-3m³，
物块受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10^-3m³=10N；
（2）因F_浮=10N＞G=6N，
所以，物体在露出水面前向上运动；
（3）物体最后漂浮在水面上时受到的浮力：F_浮′=G=6N，
物体排开水的体积：
V_排′=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{6N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=6×10^-4m³，
该物体露出水面的体积：
V_露=V-V_排′=10^-3m³-6×10^-4m³=4×10^-4m³．
答：（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力是10N；
（2）物体在露出水面前向上运动的原因是：物体受到的浮力大于物体的重力；
（3）该物体露出水面的体积为4×10^-4m³．

点评 本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用，要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等．