有一体积是2分米3,密度是0.8克/厘米3的木块,用绳子将它拴在水池底部的钩子上(如图所示),如果绳子断了,木块就上浮到水面.
问:(1)木块在上浮过程(未露出水面)中,受到浮力的大小是否变化?
(2)绳子未断之前所受的拉力是多大?
(3)木块漂浮在水面时露出液面的体积多大?
解析:
(1)根据阿基米德原理,在上浮过程中,其排开水的体积不变,故所受浮力也不变;
(2)所受浮力大小为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3
=20N
其重力为:
G=mg=ρ木V木g =0.8×103kg/m3×2×10-3m3×10N/kg
=16N
绳子的拉力:
F= F浮-G=10N-16N=4N
(3)当木块漂浮时,其浮力等于重力,故
ρ水gV排’=16N
因此其排开水的体积为:
V排’= | 16N | = | 16N | =1.6×10-3m3 |
ρ水g | 1.0×103kg/m3×10N/kg |
露出水面的体积:
V露=V木-V排’=2×10-3m3-1.6×10-3m3=0.4×10-3m3
=0.4dm3
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