10. 将一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松开手,小木块上浮,大石块下沉。松开手的瞬间,哪个物体受到的浮力大?
答案:大石块受到的浮力大。
解析:根据阿基米德原理$F_浮=\rho_液gV_排$,小木块和大石块浸没时,排开水的体积等于各自体积,大石块体积大于小木块体积,所以大石块排开水的体积大,受到的浮力大。
11. 为了探究物体的浮沉条件,实验室提供如下器材:弹簧测力计、烧杯、金属块、细线、水以及其他简单辅助器材。实验步骤如下:
(1)按图(a)所示的方法测出金属块受到的重力,大小为__________N。
(2)按图(b)所示的方法测出金属块浸没在水中时排开水的体积,大小为__________cm³。
(3)用公式$F_浮=\rho_水gV_排$计算金属块浸没在水中受到的浮力,大小为__________N。(g取10N/kg)
(4)比较金属块浸没在水中受到的浮力和金属块受到的重力大小,可以判断金属块浸没在水中时会__________(上浮/悬浮/下沉)。
答案:2.2
20
0.2
下沉
解析:(1)弹簧测力计分度值为0.2N,示数为2.2N,即金属块重力$G=2.2\mathrm{N}$。
(2)量筒分度值为2mL,水的体积为20mL,放入金属块后总体积为40mL,排开水的体积$V_排=40\mathrm{mL}-20\mathrm{mL}=20\mathrm{mL}=20\mathrm{cm^3}$。
(3)浮力$F_浮=\rho_水gV_排=1.0×10^3\mathrm{kg/m^3}×10\mathrm{N/kg}×20×10^{-6}\mathrm{m^3}=0.2\mathrm{N}$。
(4)因为$F_浮=0.2\mathrm{N}<G=2.2\mathrm{N}$,所以金属块会下沉。
12. 将密度为0.6×10³kg/m³、体积为125cm³的木块放入盐水中,木块有一半的体积露出盐水的水面。由此可知,木块受到的浮力为__________N,盐水的密度为__________kg/m³。(g取10N/kg)
答案:0.75
1.2×10³
解析:木块质量$m=\rho V=0.6×10^3\mathrm{kg/m^3}×125×10^{-6}\mathrm{m^3}=0.075\mathrm{kg}$,重力$G=mg=0.075\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=0.75\mathrm{N}$,木块漂浮,浮力等于重力,$F_浮=0.75\mathrm{N}$。
排开盐水的体积$V_排=\frac{1}{2}×125\mathrm{cm^3}=62.5\mathrm{cm^3}=62.5×10^{-6}\mathrm{m^3}$,由$F_浮=\rho_盐水gV_排$得,盐水密度$\rho_盐水=\frac{F_浮}{gV_排}=\frac{0.75\mathrm{N}}{10\mathrm{N/kg}×62.5×10^{-6}\mathrm{m^3}}=1.2×10^3\mathrm{kg/m^3}$。