Question

12．一重为6N，边长为0.1m的正方体木块，用细线系于容器的水中，如图所示，求：
（1）木块所受的浮力大小？
（2）细线的拉力大小？
（3）细线剪断后，木块静止时，木块下表面所受到水的压强是多大？

Answer 1

分析 （1）求出木块的体积就可以知道它浸没时排开水的体积，那么知道了V_排和水的密度，则可以根据阿基米德原理公式就可以算出木块浸没在水中时受到的浮力；
（2）可根据F=F_浮-G计算出拉力的大小．
（3）由题意可知，剪断细线后，木块时漂浮在水面上的，则F_浮=G，知道了木块受到的浮力大小，根据浮力产生的原因可知木块下表面所受到水的压力，然后利用压强公式求得木块下表面所受到水的压强．

解答 解：（1）木块的体积：V=0.1m×0.1m×0.1m=1.0×10^-3m³，
木块浸没在水中时受到的浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1.0×10^-3m³=10N；
（2）木块受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力，
根据力的平衡条件可得：F_浮=G+F，
所以细线的拉力：F=F_浮-G=10N-6N=4N．
（3）因为木块浸没在水中时的浮力大于木块的重力，
所以剪断细线后，木块会上浮直至漂浮在水面上，
由于漂浮，所以F_浮′=G=6N，
根据浮力产生的原因可知，木块下表面所受到水的压力：F_压=F_浮′=6N，
则木块下表面所受到水的压强：p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{6N}{0.1m×0.1m}$=600Pa．
答：（1）木块浸没在水中受到的浮力为10N；
（2）细线的拉力为4N；
（3）剪断细线后，木块处于静止时，木块下表面所受到水的压强是600Pa．

点评 本题考查了阿基米德原理、物体的浮沉条件及其应用，本题中的第（3）问要把握漂浮时，物体受到的浮力等于重力．