Question

小华同学得到一边长为10cm，密度为0.7 g/cm³的正方体木块，她将木块用细线系于圆柱形容器的水中，如图所示，请你帮她分析以下几个问题：（圆柱形容器静止在水平桌面上）（g=10 N/kg）  

（1）木块所受的浮力大小？ 

（2）细线的拉力大小？ 

（3）剪断细线，当木块静止时，容器底部受到液体的压力 与细线未断时变化了多少？

Answer

（1）10N；（2）3N（3）3N

【解析】（1）正方体木块的体积：V=（0.1m）3=1×10-3m3，

木块浸没在水中时受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N；

（2）由ρ=m/V和G=mg可得，木块的重力：

G木=m木g=ρ木Vg=0.7×103kg/m3×1×10-3m3×10N/kg=7N，

图中木块静止处于平衡状态，受到竖直向下的重力和绳子的拉力以及竖直向上的浮力，由力的平衡条件可得：G木+F=F浮，则绳子的拉力F=F浮 G木=10N-7N=3N；

（3）把木块和水、绳子看做整体，剪断细线前，整体受到木块和水、绳子的重力以及绳子的拉力，剪断细线后，整体受到水和木块、绳子的重力，因水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以，容器底部受到液体的压力与细线未断时变化了：

△F=（G木+G水+G绳+F）-（G木+G水+G绳）=F=3N。