Question

5．如圖甲所示，水平桌面上有一個薄壁圓柱形容器，首先在容器底部放一個邊長為8cm的正方體木塊，然后緩慢向容器中倒水（水始終未溢出），木塊所受到的浮力F_浮與容器中水的深度h的關(guān)系如圖乙所示，請你結(jié)合圖象回答下列問題：
（1）木塊靜止時受到的浮力和木塊的重力各為多少？
（2）木塊的密度是多少？
（3）若木塊靜止后繼續(xù)往容器里倒水（水始終未溢出），則木塊下表面受到水的壓力和容器底部受到水的壓力分別如何變化？

Answer 1

分析 （1）由圖知，水的深度增大到6cm后，物塊受到的浮力不再發(fā)生變化，由于物塊沒有全浸入，所以物塊處于漂浮狀態(tài)，受到的浮力等于物體重力；
（2）知道邊長，可求出木塊的體積，利用G=mg=ρVg求木塊的密度；
（3）若木塊靜止后繼續(xù)往容器里倒水（水始終未溢出），木塊始終漂浮，受到的浮力不變（等于木塊重力），根據(jù)浮力產(chǎn)生的實質(zhì)而F_浮=F_下表面-F_上表面=F_下表面得出木塊下表面受到的壓力變化情況；繼續(xù)加水，水的深度h增加，個面具F=pS=ρghS判斷水對容器底的壓力變化．

解答 解：
（1）由圖知，水的深度增大到6cm后，物塊受到的浮力不再發(fā)生變化，由于木塊沒有全浸入，所以木塊處于漂浮狀態(tài)，
當(dāng)h=6cm后，木體處于漂浮，靜止在水面上，受到的浮力等于木塊重力：
F_浮=G=3N；
（2）木塊的體積：
V=8cm×8cm×8cm=512cm³=5.12×10^-4m³，
木塊的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{V}$=$\frac{\frac{3N}{10N/kg}}{5.12×1{0}^{-4}{m}^{3}}$≈0.6×10³kg/m³．
（3）若木塊靜止后繼續(xù)往容器里倒水（水始終未溢出），木塊始終漂浮，受到的浮力不變（等于木塊重力），而F_浮=F_下表面-F_上表面=F_下表面，所以木塊下表面受到的壓力不變；
繼續(xù)加水，水的深度h增加，由p=ρgh可知水對容器底的壓強(qiáng)變大，因為F=pS、S不變，所以水對容器底的壓力變大．
答：（1）木塊靜止時受到的浮力和木塊的重力各為3N、3N；
（2）木塊的密度是0.6×10³kg/m³；
（3）若木塊靜止后繼續(xù)往容器里倒水（水始終未溢出），則木塊下表面受到水的壓力不變，容器底部受到水的壓力變大．

點評 本題為力學(xué)綜合題，考查了學(xué)生對密度公式ρ=$\frac{m}{V}$、液體壓強(qiáng)公式p=ρgh、壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$、浮力產(chǎn)生的實質(zhì)、阿基米德原理的掌握和運用，看懂圖象從中得出相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵．