Question

1．如圖所示，200m²魚塘中有一定深度的水，一邊長為20cm的正放體木塊漂浮在水面上，在魚塘口下方設(shè)有固定的水平金屬網(wǎng)（魚塘和水面數(shù)據(jù)如圖），現(xiàn)緩慢向魚塘中注水，使魚塘內(nèi)水面上升，直到水面與魚塘口相平，木塊的密度為0.75×10³ kg/m³ ，則在注水的過程中，求：
（1）注水至金屬網(wǎng)齊平時(shí)，魚塘受到水的壓力多大？
（2）木塊受到的浮力如何變化？木塊受到的最大浮力多大？

Answer 1

分析 （1）知道水深，利用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh求水對容器底的壓強(qiáng)；利用F=pS求出壓力；
（2）木塊在水中是處于漂浮狀態(tài)，即隨著向容器中倒水，在木塊沒有接觸金屬網(wǎng)之前，根據(jù)漂浮條件可知浮力與重力相等，保持不變；
當(dāng)木塊接觸到金屬網(wǎng)后，由于金屬網(wǎng)的束縛，使得木塊不能繼續(xù)上升，根據(jù)木塊浸入水中的體積的不斷增加，由F_浮=ρgV_排可知木塊所受的浮力的變化．

解答 解：（1）注水至金屬網(wǎng)齊平時(shí)，h=1.6m，
則水對容器底的壓強(qiáng)p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×1.6m=1.6×10³Pa；
由p=$\frac{F}{S}$得：F=pS=1.6×10³Pa×200m²=3.2×10⁵N；
（2）木塊在水中是處于漂浮狀態(tài)，即隨著向容器中倒水，在木塊沒有接觸金屬網(wǎng)之前，木塊所處的位置變高，但木塊仍處于漂浮狀態(tài)，所浸入液體中的體積不變，所以浮力不變；
當(dāng)木塊接觸到金屬網(wǎng)后，由于金屬網(wǎng)的束縛，使得木塊不能繼續(xù)上升，即隨著倒水，木塊浸入水中的深度不斷增加，V_排變大，據(jù)公式F_浮=ρgV_排可知，木塊所受的浮力變大．
當(dāng)全部浸沒時(shí)V_排最大，木塊所受的浮力最大，為F_浮=ρgV=1×10³kg/m³×10N/kg×（0.2m）³=80N．
答：（1）注水至金屬網(wǎng)齊平時(shí)，魚塘受到水的壓力為3.2×10⁵N；
（2）木塊受到的浮力是先不變，然后逐漸變大；木塊受到的最大浮力80N．

點(diǎn)評 本題考查壓強(qiáng)和阿基米德原理的應(yīng)用，能分析清楚木塊在碰到金屬網(wǎng)之前和碰到金屬網(wǎng)之后的情況，是解決該題的關(guān)鍵．