Question

在研究物体的浮沉条件实验中，佘亮同学将一小球放入装有密度为1.1×10³kg/m³盐水的量筒中，小球恰好能处于悬浮状态，测得小球排开盐水的体积是50cm³．（g=10N/kg）

（1）求该小球所受重力；

（2）请说出使小球下沉的可行方案；

（3）若手持该小球浸没在清水中，请通过计算说明松手后小球的运动状态

Answer

0.55N    加清水（小球上绑上重物）   下沉

【解析】

试题分析：（1）根据阿基米德原理可知小球受到的浮力是：

F浮=ρ盐水gV排=1.1×103kg/m3×10N/kg×50×10-6m3=0.55N．

∵小球处于悬浮状态：F浮=G，

∴小球的重力G=0.55N．

（2）由题意知，要让小球下沉，就需要减小小球受到的浮力，当浮力小于重力时，小球就会下沉．

根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，物体在液体中所受的浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关．当V排不变时，F浮与ρ液成正比，所以要减小小球的浮力，可减小盐水的密度，而要减小盐水的密度，应该向量筒中加水．当加水以后，盐水的密度就会减小，小球受到的浮力就会减小，小球就会下沉．

（3）小球浸没在清水中时，浮力为：F浮′=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5×10-5m3=0.5N．

∵F浮′＜G，

∴则松手后小球会下沉．

答：（1）求该小球所受重力是0.55N；

（2）向量筒内加水并搅拌，直到小球下沉．

（3）若手持该小球浸没在清水中，松手后小球下沉．

考点：阿基米德原理、物体的浮沉条件