Question

2．學(xué)習(xí)了浮力之后，小明為體驗(yàn)物體所受浮力的大小，在家里做起了實(shí)驗(yàn)．他找來了水桶、飲料瓶（外觀體積約為520cm³）、沙子、彈簧測(cè)力計(jì)等器材；先在水桶裝入水，然后將適量的沙子裝入飲料瓶，蓋上蓋密封，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出沙子和飲料瓶共重4N，g取10N/kg，水的密度是1.0×10³kg/m³．請(qǐng)根據(jù)要求，解答下列問題；
（1）小明將飲料瓶浸入水中，浸沒前隨浸入深度的增加，飲料瓶受的浮力增大；浸沒后隨浸入深度的增加，飲料瓶受的浮力不變．（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）小明將飲料瓶浸在水中后放手，請(qǐng)通過計(jì)算說明它是上浮、下沉或懸浮．
（3）放手后，當(dāng)飲料瓶最終靜止時(shí)，它受到的浮力是多大？
（4）小明將飲料瓶從水面浸沒處運(yùn)動(dòng)壓至水下30cm的過程中，至少要做多少功？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)阿基米德定律可判斷飲料瓶受到的水浮力的變化情況；
（2）知道飲料瓶的體積（浸沒時(shí)排開水的體積）和水的密度，利用阿基米德原理求浸沒時(shí)飲料瓶受到的浮力；再和沙子和飲料瓶的總重比較，根據(jù)物體的浮沉條件確定飲料瓶的狀態(tài)．
（3）根據(jù)物體的浮沉條件可知，物體將下沉；
（4）根據(jù)浸沒時(shí)受到的浮力和重力，求出壓力，利用W=FS求做的功．

解答 解：（1）根據(jù)阿基米德定律（F_浮=ρ_液V_排g）可知，浸沒前隨浸入深度的增加，排開水的體積逐漸增大，因此浮力逐漸變大；
浸沒后隨浸入深度的增加，飲料瓶排開水的體積不變，故飲料瓶受到的浮力不變；
（2）飲料瓶浸沒在水中，V_排=V=520cm³=5.2×10^-4m³，
則受到的浮力F_浮=ρ_水V_排g=1×10³kg/m³×5.2×10^-4m³×10N/kg=5.2N；
已知沙子和飲料瓶G=4N，所以F_浮＞G，則飲料瓶將上��；
（3）由于飲料瓶上浮，最后處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)漂浮條件可知：浮力F_浮′=G=4N；
（4）飲料瓶浸沒時(shí)需要的壓力為F=F_浮-G=5.2N-4N=1.2N，
做功W=Fs=1.2N×0.3m=0.36J．
答：（1）增大；不變；
（2）小明將飲料瓶浸在水中后放手是上�。�
（3）放手后，當(dāng)飲料瓶最終靜止時(shí)，它受到的浮力是4N；
（4）小明將飲料瓶從水面浸沒處運(yùn)動(dòng)壓至水下30cm的過程中，至少要做0.36J的功．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了阿基米德原理、物體的浮沉條件、功計(jì)算公式的應(yīng)用，在判斷時(shí)，要抓住影響浮力大小的因素的變化情況．