有边长为a的正方体木块A和未知边长的正方体石块B.已知ρ水=1.0×103kg/m3.现把A放入盛有足够深的水的容器中,静止后有露出水面(如图甲所示).请解答以下问题:
(1)求木块的密度ρ木
(2)若把B轻放到A上,静止时A刚被浸没(如图乙所示),若B的密度ρ石=ρ水,求B的边长b;
(3)若把A、B用轻绳连接后,A上B下地送入水中被水浸没(如图丙所示),然后释放.请分析释放后它们上浮还是下沉?
解:(1)因木块漂浮,所以G木=F浮,
即ρ木ga3=ρ水g×(1-)a3
∴ρ木=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3;
(2)因把B轻放到A上静止时处于漂浮.所以A、B的总重力等于A受到的浮力,
则G木+G石=F'浮
即ρ木ga3+ρ石gb3=ρ水ga3,
把ρ木=ρ水、ρ石=ρ水代入上式解得:b3=a3,解得b=a;
(3)刚释放时,A、B受到的浮力为:
F浮=ρ水ga3+ρ水gb3=ρ水ga3+ρ水g×a3=ρ水ga3
A、B的总重为:
G=ρ木ga3+ρ石gb3=ρ水ga3+ρ水g×=ρ水ga3
所以F浮>G
故释放后它们上浮.
答:(1)木块的密度为0.8×103kg/m3;(2)B的边长为a;(3)释放后它们会上浮.
(1)根据物体的浮沉条件可知,木块受到的浮力和本身的重力相等,再根据密度公式和阿基米德原理求出木块的密度;
(2)根据平衡状态可知A、B的总重力等于A受到的浮力,再根据密度公式和阿基米德原理求出B的边长;
(3)求出释放时,A、B物体受到的浮力和重力,根据物体的浮沉条件判断释放后它们上浮还是下沉.
点评:本题考查了体积、密度的计算,物体浮沉条件的应用,阿基米德原理的计算等,因题中条件已给出,所以难度不大,是一道难易适中的习题.