Question

如圖所示，容器中裝有水，水中有一個(gè)木塊被細(xì)線系著．已知水重260N，水深為0.6m，水的密度為1×10³kg/m³，木塊的體積為4×10^-3m³，木塊的密度為0.6×10³kg/m³，試求：（g取10N/kg）
（1）水對(duì)容器底面的壓強(qiáng)是多少？細(xì)線對(duì)木塊的拉力是多少？
（2）若細(xì)線斷了，最終木塊漂浮在水面上時(shí)，木塊所受的浮力為多大？此時(shí)水對(duì)容器底面的壓強(qiáng)比第（1）問中的大還是�。�
（3）假若將此裝置搭乘“神舟七號(hào)”飛船進(jìn)入繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道后，細(xì)線對(duì)木塊的拉力是多大？

Answer 1

分析：（1）已知水的深度，利用液體壓強(qiáng)公式求水對(duì)容器底面的壓強(qiáng)；
已知木塊體積（排開水的體積），利用阿基米德原理求所受浮力，木塊受浮力等于拉力加上重力，據(jù)此求細(xì)線對(duì)木塊的拉力；
（2）木塊漂浮，浮力等于木塊重力；
細(xì)線斷后，木塊漂浮，木塊排開水的體積減小，液面下降，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式判斷水對(duì)容器底的壓強(qiáng)大小變化；
（3）將此裝置搭乘“神舟七號(hào)”飛船進(jìn)入繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道后，物體處于失重狀態(tài)，據(jù)此分析．

解答：解：
（1）水對(duì)容器底面的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1000kg/m³×10N/kg×0.6m=6000Pa；
∵木塊完全浸沒，
∴V_排=V=4×10^-3m³，
F_浮=ρ_水gV_排=1000kg/m³×10N/kg×4×10^-3m³=40N，
G_木=mg=ρVg=0.6×10³kg/m³×4×10^-3m³×10N/kg=24N．
∵F_浮=F_拉+G，
∴細(xì)線對(duì)木塊的拉力：
F_拉=F_浮-G=40N-24N=16N；
（2）木塊漂浮在水面上：
F_浮′=G_木=24N；
細(xì)線斷后，木塊漂浮，此時(shí)木塊排開水的體積減小，液面下降，水對(duì)容器底的壓強(qiáng)減�。�
（3）飛船內(nèi)的物體處于失重狀態(tài)，細(xì)線對(duì)木塊的拉力為0．
答：（1）水對(duì)容器底面的壓強(qiáng)是6000Pa；細(xì)線對(duì)木塊的拉力是24N；
（2）若細(xì)線斷了，最終木塊漂浮在水面上時(shí)，木塊所受的浮力為為16N；此時(shí)水對(duì)容器底面的壓強(qiáng)比第（1）問中的��；
（3）假若將此裝置搭乘“神舟七號(hào)”飛船進(jìn)入繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道后，細(xì)線對(duì)木塊的拉力是0．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)重力公式、液體壓強(qiáng)公式、阿基米德原理、物體漂浮條件的掌握和運(yùn)用，涉及到失重現(xiàn)象，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活選用所學(xué)知識(shí)．