Question

【題目】學完“浮力”知識后，小芳同學進行了相關的實踐活動．（ρ水=1.0×103kg/m3）

（1）她選取一質量為750g、體積為1250cm3長方體木塊，讓它漂浮在水面上，如圖甲所示．求木塊受到的浮力．

（2）取來規格相同由合金材料制成的螺母若干，每只螺母質量為50g，將螺母逐個放置在漂浮的木塊上．問：放多少只螺母時，木塊剛好浸沒在水中？

（3）她又用彈簧測力計、一只螺母做了如圖乙所示的實驗，彈簧測力計靜止時的示數為0.4N．求合金材料的密度．

Answer 1

【答案】（1）木塊受到的浮力7.5N；

（2）放10只螺母時，木塊剛好浸沒在水中；

（3）合金材料的密度5×103kg/m3．

【解析】

試題分析：（1）木塊漂浮，此時木塊受到的浮力等于木塊本身的重力，已知木塊質量，利用F浮=G=mg計算；

（2）已知水的密度和木塊的體積，根據阿基米德原理F浮=G排可以計算出木塊完全浸沒在水中時受到的浮力，再根據平衡條件計算出需要的螺母的重力，最后計算個數；

（3）已知螺母質量和彈簧測力計的示數，利用F浮=G﹣F′計算出浮力，再根據阿基米德原理F浮=ρ水gV排計算出體積，最后根據ρ=計算密度．

解：（1）木塊漂浮，由F浮=G得，

木塊受到的浮力：F浮=G木=m木g=750×10﹣3kg×10N/kg=7.5N；

（2）木塊完全浸沒．由阿基米德原理得，

此時木塊受到的浮力：F浮′=G排=ρ水gV排=ρ水gV木=1.0×103kg/m3×10N/kg×1250×10﹣6m3=12.5N，

螺母的重力為：G螺母總=F浮′﹣G木=12.5N﹣7.5N=5N，

螺母的個數為：n===10只；

（3）螺母完全浸沒在水中，由F浮=G﹣F′得，

螺母受到的浮力：F浮螺母=G螺母﹣F′=0.5N﹣0.4N=0.1N，

螺母的體積：V螺母===10﹣5m3，

由ρ=得，合金材料的密度：ρ合金===5×103kg/m3．

答：（1）木塊受到的浮力7.5N；

（2）放10只螺母時，木塊剛好浸沒在水中；

（3）合金材料的密度5×103kg/m3．