Question

13．把一个重为12N 的物体放入水中，静止时物体体积露出水面$\frac{1}{4}$，则物体受到的浮力是12N，若要让它一半露出水面，则应对它施加的拉力应为4N．

Answer 1

分析 物体漂浮，浮力等于重力，据此求出物体有四分之一的体积露出水面时受到的浮力，然后利用浮力公式求出物体浸入水中的体积，再求出物体的体积、物体一半露出水面时排开水的体积，进而根据浮力公式求出此时的浮力，最后根据力的平衡求出拉力大小．

解答 解：因静止时物体有四分之一的体积露出水面，即物体处于漂浮状态，
所以，物体受到的浮力F_浮1=G=12N，
根据F_浮=ρgV_排可得，此时物体浸入水的体积：
V_浸=V_排1=$\frac{{F}_{浮1}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{12N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-3m³，
物体的体积V=$\frac{4}{3}$V_浸=$\frac{4}{3}$×1.2×10^-3m³=1.6×10^-3m³；
如果物体的一半露出水面时，则此时物体排开水的体积：
V_排2=$\frac{1}{2}$V=$\frac{1}{2}$×1.6×10^-3m³=8×10^-4m³，
此时物体受到的浮力：
F_浮2=ρ_水gV_排2=1×10³kg/m³×10N/kg×8×10^-4m³=8N，
此题物体受到重力、浮力和拉力的作用，且重力等于浮力与拉力之和，
所以，应对它施加的拉力：
F_拉=G-F_浮2=12N-8N=4N；
故答案为：12；4．

点评 本题考查了物体漂浮条件和阿基米德原理、二力平衡条件及其应用，熟练运用阿基米德原理，对物体进行正确的受力分析是解题关键．