19.將一正方體木塊放入盛水容器中時,木的體積的$\frac{3}{5}$浸入水中,此時木塊排開水重是9N,則:
(1)此時木塊受到的浮力是多少?
(2)若在木塊上放一合金塊A,剛好使木塊全部浸入水中,則放在木塊上的合金塊A重為多少?
(3)若在木塊上放一合金塊B,剛好使木塊和合金塊B都全部浸入水中,則放在木塊上的合金塊B重為多少?(合金塊B的密度ρ=5g/cm3

分析 (1)知道排開水重,利用阿基米德原理可以求木塊受到的浮力;
(2)現(xiàn)根據(jù)阿基米德原理計算出木塊的體積,再計算出完全浸沒時受到的浮力;知道木塊重和此時木塊受浮力,利用合金塊重加上木塊重等于木塊受浮力求合金塊重.
(3)把木塊和合金B(yǎng)一起受力分析,完全浸沒時受到的總的浮力等于總的重力,據(jù)此列式計算出合金塊的體積,最后計算出合金塊的重力.

解答 解:(1)由阿基米德原理可知,木塊受到的浮力:F=G=9N;
(2)木塊漂浮,由漂浮條件可知,木塊的重力G=F=9N;
木塊排開水的體積:
V=$\frac{3}{5}$V=$\frac{{G}_{排}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{9N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=9×10-4m3,
所以V=1.5×10-3m3
當(dāng)在木塊上放一合金塊A,剛好使木塊全部浸入水中時,
木塊受到的浮力:
F浮2Vg=G=ρVg=1.0×103kg/m3×1.5×10-3m3×10N/kg=15N;
對木塊和合金塊受力分析可知:
G合金+G=F浮2
G合金=F浮2-G=15N-9N=6N;
(3)設(shè)合金塊B的體積為VB,木塊和合金B(yǎng)完全浸沒時受到總的浮力等于總的重力,則有:
15N+ρgVB=9N+ρBgVB,
15N+1.0×103kg/m3×10N/kg×VB=9N+5×103kg/m3×10N/kg×VB
解得:VB=1.5×10-4m3,
合金塊B的重力為:
GBBgVB=5×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-4m3=7.5N.
答:(1)此時木塊受到的浮力是9N;
(2)放在木塊上的合金塊A重為6N;
(3)放在木塊上的合金塊B重為7.5N.

點評 本題考查知識點比較多,密度的計算,浮力的計算及其公式變形,屬于難題;正確對物體受力分析是解題的關(guān)鍵.

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