Question

边长为10cm的正方体木块静止时漂浮在水面上，露出部分的高度为4cm，为了让木块全部浸没在水中，至少需要在木块上面加多大的压力？（要有公式和单位，不按照物理方法和步骤计算的一律不给分）

Answer 1

分析：木块漂浮浮力等于自身重力，木块全部浸入水中，所产生的浮力等于木块重力与竖直向下的压力之和．由密度公式的变形公式可以求出木块体积，再根据公式F_浮=ρgV_排求出完全浸没后的浮力．竖直向下的压力等于完全浸没后的浮力与木块重力之差．

解答：解：木块漂浮在水面上，处于平衡状态，所受浮力等于其重力，
∵V_排1=L²（L-h_露）=（10cm）²×（10cm-4cm）=600cm³=6×10^-4m³，
G_木=F_浮1=ρ_水gV_排1=1.0×10³kg/m³×10N/kg×6×10^-4m³=6N，
∵V_木=L³=（10cm）³=1000cm³=1×10^-3m³，
∴木块全部浸入水中，受到的浮力F_浮2=G_排=ρ_水gV_木=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N，
需要施加的压力F_压=F_浮2-G_木=10N-6N=4N．
答：至少需要加4N竖直向下的压力．

点评：本题考查浮力的计算与力的合成，关键是知道物体漂浮时浮力等于自身重力，分析物体浸没时所受外力这是本题的难点也是重点．