Question

4．木塊浮在水面時，露出水面的體積占總體積的$\frac{1}{5}$，己知木塊重10牛頓，若用繩子將木塊固定在水里，如圖，求繩子的拉力是多少牛？

Answer 1

分析 木塊漂浮時受到的浮力和自身的重力相等，根據(jù)阿基米德原理可知木塊完全浸沒時受到的浮力；當木塊完全浸沒在水中，繩子對物體的拉力等于受到的浮力和自身重力的差值．

解答 解：木塊漂浮時有$\frac{1}{5}$的體積露出水面上，則排開液體的體積V_排=V-V_露=V-$\frac{1}{5}$V=$\frac{4}{5}$V，
由于木塊漂浮則受到的浮力：F_浮=G=10N，即ρ_水g×$\frac{4}{5}$V=10N，
所以，ρ_水gV=12.5N，
由于木塊完全浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，
則木塊完全浸沒在水中時，受到的浮力F_浮′=ρ_水gV=12.5N，
此時細繩對木塊的拉力：
F=F_浮′-G=12.5N-10N=2.5N．
答：繩子的拉力是2.5N．

點評 本題考查了物體浮沉條件和阿基米德原理的應用，知道物體完全浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等以及浸沒時繩子的拉力等于浮力與重力的差值是關(guān)鍵．