- 三亚高二物理检测2021
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相关例题：
题目：
【例题】（高二物理检测三亚市）在某次实验中，小明同学不小心将一块铜块掉入湖中，湖底淤泥很深，无法直接打捞。为了尽快将铜块打捞出来，工人师傅首先派潜水员到湖底将铜块探测了一遍，然后在岸上根据探测到的信息设计了一个打捞方案。
（1）潜水员在湖底探测时，探测到的数据有：铜块体积为V_{铜} = 5 × 10^{- 3}m^{3}，铜块受到的浮力为F_{浮} = 25N。请你根据上述数据，求出湖水的密度ρ_{湖水}。
（2）根据（1）中求出的数据，求出铜块在水中所受的压强。
（3）根据（1）中求出的数据，设计一个打捞方案。
【分析】
（1）根据浮力公式求出铜块排开水的体积，再根据阿基米德原理求出铜块受到的浮力；再根据F_{浮} = rho_{水}gV_{排}求出湖水的密度；
（2）根据$p = rho gh$求出铜块在水中所受的压强；
（3）根据浮力原理可知，当物体漂浮时，浮力等于重力，据此设计打捞方案。
【解答】
（1）由F_{浮} = rho_{水}gV_{排}可得，V_{排} = frac{F_{浮}}{rho_{水}g} = frac{25N}{1 × 10^{3}kg/m^{3} × 9.8N/kg} = 2 × 10^{- 3}m^{3}；因为铜块浸没在水中，所以V_{铜} = V_{排} = 2 × 10^{- 3}m^{3}；所以rho_{湖水} = frac{m}{V} = frac{F_{浮}}{rho_{水}gtext{ }V_{铜}} = frac{25N}{1 × 10^{3}{kg/m}^{3}text{ } × 9.8N/kg times 5 × 10^{- 3}{text{ }m}^{3}text{ }} = 0.8 × 10^{3}{kg/m}^{3}；
（2）由$p = rho gh$可得，铜块在水中所受的压强：$p = rho_{湖水}gh = 0.8 times 10^{3}{kg/m}^{3} times 9.8N/kg times 0.5m = 3920Pa$；
（3）因为铜块漂浮在水面上，所以F_{浮}prime = G_{铜} = mg = rho_{铜}gV_{铜}；所以rho_{湖水}prime = frac{F_{浮}prime}{rho_{水}gtext{ }hprime} = frac{rho_{铜}text{ }gtext{ }V_{铜}}{rho_{水}text{ }gtext{ }hprime} = frac{rho_{铜}}{rho_{水}}；所以用密度大于水的材料制成一个和铜块体积相同的物体放在水中，当物体漂浮时，物体受到的浮力等于物体的重力，即可将铜块从淤泥中打捞出来。答：（1）湖水的密度为$0.8 times 10^{3}{kg/m}^{3}$；（2）铜块在水中所受的压强为$3920Pa$；（3）用密度大于水的材料制成一个和铜块体积相同的物体放在水中，当物体漂浮时，物体受到的浮力等于物体的重力。
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