Question

10．一邊長為10cm的正方體石蠟塊，質(zhì)量是900g，（ρ_水=1.0×10³ kg/m³，g取10N/kg）．
請(qǐng)解答下面的問題：
（1）將石蠟塊放入水中，當(dāng)它最終自由靜止在水中時(shí)，受到的浮力大小為多少？
（2）將石蠟塊完全浸沒在水中并且是“懸�！痹谒�中的方法有哪些？分析其中一種方法，畫出石蠟塊“懸�！痹谒�中的受力示意圖，并求出此時(shí)石蠟塊所受到的各個(gè)力的大�。�

Answer 1

分析 （1）知道正方體的邊長可求體積，蠟塊浸沒時(shí)排開水的體積和自身的體積相等，根據(jù)阿基米德原理求出蠟塊受到的浮力，根據(jù)G=mg求出其重力，比較浮力和重力得出物體靜止時(shí)所處的狀態(tài)，然后求出受到的浮力；
（2）給蠟塊施加一個(gè)向下的拉力可以使石蠟塊完全浸沒在水中并且是“懸停”，知道蠟塊完全浸沒時(shí)受到的浮力和蠟塊的重力，根據(jù)力的平衡條件求出拉力的大小．

解答 解：（1）正方體蠟塊浸沒時(shí)排開水的體積：
V_排=V_蠟=L³=（10cm）³=1000cm³=1×10^-3m³，
蠟塊受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m²=10N，
蠟塊的重力：
G_蠟=m_蠟g=900×10^-3kg×10N/kg=9N，
因F_浮＞G_蠟，
所以，當(dāng)蠟塊最終自由靜止在水中時(shí)，受到的浮力為9N；
（2）給蠟塊施加一個(gè)向下的拉力可以使石蠟塊完全浸沒在水中并且是“懸�！�，如上圖所示：

石蠟塊“懸�！痹谒�中的受力示意圖如下圖所示：

蠟塊受到的浮力F_浮=10N，蠟塊的重力G_蠟塊=9N，
由力的平衡條件F_浮=F_拉力+G_蠟塊可得，蠟塊受到的拉力：
F_拉力=F_浮-G_蠟塊=10N-9N=1N．
答：（1）將石蠟塊放入水中，當(dāng)它最終自由靜止在水中時(shí)，受到的浮力大小為9N；
（2）施加豎直向下的拉力，受力示意圖如上圖所示，F(xiàn)_浮=10N，G_蠟塊=9N，F(xiàn)_拉=1N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物體浮沉條件和阿基米德原理以及二力平衡條件的應(yīng)用，蠟塊在水中懸浮時(shí)可以給蠟塊施加一個(gè)向下的拉力，也可以施加一個(gè)向下的壓力．