Question

在探究浮沉条件时设计了如图所示装置，在容器底部固定一轻质弹簧，上方连有长方体木块A，容器底部有一个

在探究浮沉条件时设计了如图所示装置，在容器底部固定一轻质弹簧，上方连有长方体木块A，容器底部有一个出水口，当容器中水深为20cm时，木块A有2/5的体积浸在水中，此时弹簧恰好没有发生形变．（不计弹簧受到的浮力，g取10N/kg）（1）该木块A的密度为______kg/m3．此时容器底受到水的压强为______Pa．（2）向容器内缓慢加水，直至木块A刚好完全浸没水中，立即停止加水，此时弹簧对木块A 的作用力为F1，在原图上画出此时水面的大致位置．（3）打开阀门B缓慢放水，直至木块A刚好完全离开水面时，立即关闭阀门B，此时弹簧对木块A的作用力为F2，则F1、F2之比是______．

Answer 1

（1）木块漂浮时

ρ木

ρ水

=

V排

V

=

2

5

所以木块的密度为ρ_木=

2

5

ρ_水=0.4×10³kg/m³；
水对容器底的压强为P=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2×10³Pa
（2）木块完全浸没时，受到的浮力最大，此时弹簧略向上伸长，所以画水面位置时，应在木块位置略高一些．
（3）木块完全浸没时，弹簧对木块的作用力F₁=F_浮-G=ρ_水gV-ρ_木gV=0.6ρ_水gV
木块离开水面后，弹簧对木块的作用力F₂=G=ρ_木gV=0.4ρ_水gV

F1

F2

=

0.6ρ水gV

0.4ρ水gV

=

3

2

故答案为：
（1）0.4×10³；2×10³
（2）木块浸没后水面所在位置如下图
  
 （3）3：2