Question

13．如圖所示，已知重為10N的長方體木塊靜止在水面上，浸入在水中的體積占木塊總體積的$\frac{4}{5}$（g取10N/kg）．
（1）求木塊所受到的浮力大��；
（2）若木塊下表面所處的深度為0.2米，求木塊下表面受到水的壓強(qiáng)；
（3）若要將木塊全部浸沒水中，求至少需要施加多大的壓力．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，木塊漂浮在水面上，根據(jù)漂浮的條件求出木塊受到水豎直向上的浮力；
（2）已知木塊下表面所處的水的深度，根據(jù)p=ρgh求出下表面受到水的壓強(qiáng)；
（3）根據(jù)阿基米德原理求出排開水的體積即為浸入水中的體積，然后求出物體的體積，利用阿基米德原理求物體受到水的浮力；若使物體全部浸入水中而靜止，則F_浮′=G_木+F，即可求壓力．

解答 解：
（1）因?yàn)槟緣K漂浮在水面上，
所以受到的浮力F_浮=G_木=10N；
（2）所處0.2m水深度木塊的下表面受到的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2000Pa．
（3）根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排可知，
浸入水中的體積即為排開液體的體積：
V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{10N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1×10^-3m³；
因?yàn)閂_排=$\frac{4}{5}$V_木；所以V_木=$\frac{5}{4}$V_排=$\frac{5}{4}$×1×10^-3m³=1.25×10^-3m³；
木塊全部浸沒時(shí)受到水的浮力：
F′_浮=ρ_水gV_木=1×10³kg/m³×10N/kg×1.25×10^-3m³=12.5N；
因?yàn)镕_浮′=G_木+F，
所以壓力F=F_浮′-G_木=12.5N-10N=2.5N．
答：
（1）木塊所受到的浮力為10N；
（2）木塊下表面受到水的壓強(qiáng)為2000Pa；
（3）要將木塊全部浸沒水中，需要施加的壓力為2.5N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)物體浮沉條件和阿基米德原理、液體壓強(qiáng)公式的理解與掌握，雖知識(shí)點(diǎn)多，但都屬于基礎(chǔ)內(nèi)容，難度不大．