Question

19．小明同學(xué)在做研究浮力的實(shí)驗(yàn)時(shí)，把一物體壓入水中并完全浸沒，放開手后，發(fā)現(xiàn)物體上浮，最后漂浮在水面上．他已測(cè)出物體重力為6N，該物體體積為10^-3m³，求：
（1）物體完全浸沒在水中時(shí)受到的浮力是多大？（ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
（2）物體在露出水面前向上運(yùn)動(dòng)的原因是什么？
（3）該物體露出水面的體積為多少？

Answer 1

分析 （1）物體完全浸沒在水中時(shí)排開水的體積和自身的體積相等，根據(jù)阿基米德原理求出物體受到的浮力；
（2）比較物體受到的浮力和自身的重力，然后得出物體在露出水面前向上運(yùn)動(dòng)的原因；
（3）物體最后漂浮在水面上時(shí)受到的浮力和自身的重力相等，根據(jù)阿基米德原理求出排開水的體積，進(jìn)一步求出該物體露出水面的體積．

解答 解：（1）物體完全浸沒在水中時(shí)，排開水的體積：V_排=V=10^-3m³，
物塊受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10^-3m³=10N；
（2）因F_浮=10N＞G=6N，
所以，物體在露出水面前向上運(yùn)動(dòng)；
（3）物體最后漂浮在水面上時(shí)受到的浮力：F_浮′=G=6N，
物體排開水的體積：
V_排′=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{6N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=6×10^-4m³，
該物體露出水面的體積：
V_露=V-V_排′=10^-3m³-6×10^-4m³=4×10^-4m³．
答：（1）物體完全浸沒在水中時(shí)受到的浮力是10N；
（2）物體在露出水面前向上運(yùn)動(dòng)的原因是：物體受到的浮力大于物體的重力；
（3）該物體露出水面的體積為4×10^-4m³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了阿基米德原理和物體浮沉條件的應(yīng)用，要注意物體浸沒時(shí)排開液體的體積和自身的體積相等．