Question

12．如图所示，一边长为0.1m，密度为0.6g/cm³的正方体实心木块，用细线置于容器的水中．求：
（1）木块所受的重力大小；
（2）木块所受的浮力大小；
（3）当细线剪断后，木块最终静止时，其下表面所受到水向上的压力大小．

Answer 1

分析 （1）知道木块的边长可求体积，又知道木块的密度，根据m=ρV求出木块的质量，根据G=mg求出木块的重力；
（2）木块浸没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受到的浮力；
（3）比较木块浸没时受到的浮力和自身重力的关系判断细线剪断后木块静止时所处的状态，根据浮沉条件可知此时受到的浮力，利用浮力产生的原因得出木块下表面所受到水向上的压力．

解答 解：（1）木块的体积：
V=（0.1m）³=10^-3m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，木块的质量：
m=ρV=0.6×10³kg/m³×10^-3m³=0.6kg，
木块所受的重力：
G=mg=0.6kg×10N/kg=6N；
（2）因木块浸没时排开水的体积和自身的体积相等，
所以，木块受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10^-3m³=10N；
（3）因木块浸没时受到的浮力大于自身的重力，
所以，当细线剪断后木块上浮，静止时漂浮，
此时木块受到的浮力F_浮′=G=6N，
由浮力产生的原因F_浮=F_下-F_上可得，木块下表面所受到水向上的压力：
F_下=F_浮+F_上=F_浮=6N．
答：（1）木块所受的重力为6N；
（2）木块所受的浮力为10N；
（3）当细线剪断后，木块最终静止时，其下表面所受到水向上的压力为6N．

点评 本题考查了密度公式、重力公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的应用等，要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等．