Question

17．如圖，體積為2×10^-4m³的長(zhǎng)方體木塊被繩子拉著浸沒在水中，繩子對(duì)木塊的拉力為0.8N，（g=10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³，繩子重力不計(jì)）．

（1）水對(duì)木塊下表面的壓強(qiáng)是多少？
（2）木塊受到的浮力是多少？
（3）以點(diǎn)B代替木塊畫出木塊此時(shí)受到的重力和浮力； 
（4）木塊受到的重力是多少？
（5）剪斷繩子后，當(dāng)木塊靜止時(shí)，木塊受到的浮力是多少？此時(shí)木塊排開水的體積是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)液體的壓強(qiáng)計(jì)算公式p=ρ_水gh計(jì)算；
（2）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排計(jì)算浮力；
（3）當(dāng)正方體木塊漂浮在水中時(shí)，木塊受到的浮力方向豎直向上，大小等于重力的大小，作用點(diǎn)在木塊重心上；
（4）根據(jù)浮體的浮沉條件求出木塊的重力；
（5）木塊漂浮時(shí)受的浮力與木塊的重力，再根據(jù)浮力計(jì)算公式的變形公式求出木塊排開水的體積．

解答 解：（1）水對(duì)木塊下表面的壓強(qiáng)P=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×（0.5m-0.2m）=3000Pa；
（2）木塊浸沒時(shí)，V_排=V_物=2×10^-4m³，所以木塊受到的浮力F_浮=ρ_液gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-4m³=2N；
（3）浮力的方向是豎直向上的，重力的方向是豎直向下的，如圖：

（3）木塊的重力G=F_浮-F_拉=2N-0.8N=1.2N；
（4）當(dāng)木塊上浮至靜止時(shí)，處于漂浮狀態(tài)，F(xiàn)_浮′=G=1.2N，
所以此時(shí)木塊排開水的體積V_排′=$\frac{F{′}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-4m³．
答：（1）水對(duì)木塊下表面的壓強(qiáng)是3000Pa；
（2）木塊受到的浮力是2N；
（3）見上圖； 
（4）木塊受到的重力是1.2N；
（5）剪斷繩子后，當(dāng)木塊靜止時(shí)，木塊受到的浮力是1.2N；此時(shí)木塊排開水的體積是1.2×10^-4m³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物體的浮沉條件、浮力的計(jì)算及力的示意圖，知識(shí)點(diǎn)較多，屬于中等題．