Question

小興選用一只重0.52N、體積5×10^-5m³ 的雞蛋做沉浮實(shí)驗(yàn)，雞蛋放在水中時(shí)浸沒下沉，最后沉在燒杯底部靜止（如圖1示，雞蛋沒破損）．小興往水中放足量的鹽，鹽在水中溶解后，發(fā)現(xiàn)雞蛋上浮并最終在鹽水中漂浮，求：（g取10N/kg；ρ_水=1×10³kg/m³）．
（1）雞蛋在水中沉底時(shí)所受的浮力大�。�
（2）在圖1中畫出雞蛋在水中沉底靜止時(shí)的受力示意圖，并標(biāo)出各力的大�。�
（3）比較雞蛋在鹽水中上浮和漂浮時(shí)，哪種情況所受的浮力較大？并說明原因．

Answer 1

分析：（1）已知雞蛋的體積，根據(jù)阿基米德原理計(jì)算雞蛋沉底時(shí)所受的浮力；
（2）雞蛋沉底時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明雞蛋受到了平衡力的作用，即豎直向下的重力和豎直向上的支持力加上豎直向上的浮力是一對平衡力；
（3）利用阿基米德原理，比較排開液體的體積即可．

解答：解：（1）∵F_浮=ρ_液gV_排，V_排=V_物=5×10^-5m³
∴雞蛋在水中沉底時(shí)所受的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-5m³=0.5N；
（2）由（1）知，F(xiàn)_浮=0.5N，故支持力F=G-F_浮=0.52N-0.5N=0.02N，
即力的大小為：浮力F_浮=0.5N，支持力F=0.02N，重力：G=0.52N；
受力示意圖如下圖所示：

（3）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可知，在液體密度不變的情況下，V_排越大，受到的浮力也就也大；
當(dāng)雞蛋處于上浮狀態(tài)時(shí)，V_排=V_物，
當(dāng)雞蛋處于漂浮狀態(tài)時(shí)，V_排′＜V_物，
比較可知，V_排＞V_排′，
故F_浮＞F_浮′
也就是說雞蛋在鹽水中上浮時(shí)所受的浮力較大，因?yàn)樯细�時(shí)排開鹽水的體積大于漂浮時(shí)排開鹽水的體積；
答：（1）雞蛋在水中沉底時(shí)所受的浮力0.5N；
（2）如上圖所示；力的大小為：浮力：F_浮=0.5N，支持力F=0.02N，重力：G=0.52N；
（3）上�。灰�?yàn)樯细�時(shí)排開鹽水的體積大于漂浮時(shí)排開鹽水的體積．

點(diǎn)評：本題考查的內(nèi)容較多，既有計(jì)算又有作圖，雖然難度都不是很大，但綜合起來，有點(diǎn)難度，是一道好題．