Question

如图所示，在底面积为S的圆柱形水槽底部有一个金属球（球与槽底没有紧密接触），圆柱型的烧杯漂浮在水面上，此时烧杯受到的浮力为F₁．若把金属球从水中捞出并放在烧杯里漂浮在水中，此时烧杯受到的浮力为F₂，捞起金属球后水槽底部受到水的压强变化量为p，水的密度为ρ_水．根据上述条件可知（ ）

A．金属球受的重力为F₂-F₁-pS
B．金属球被捞起前受的浮力为F₂-F₁
C．金属球被捞起后水槽底部受水的压力减小了pS
D．金属球被捞起后烧杯排开水的体积增大了

Answer

（1）由题意和物体的浮沉条件可知：烧杯漂浮在水面上时，烧杯受到的浮力等于其重力；金属球放在烧杯内漂浮时，此时受到的浮力和烧杯及金属球的总重力相等．利用两者的差值即可求金属球重力；
（2）由物体的浮沉条件可知：金属球被捞起前沉入水底时，受到的浮力要小于自身的重力；
（3）要求的是受到水的压力，所以只需要考虑水面升降的高低即可．比较水面升降的高低，只要比较小球浸没时排开水的体积和拿出后水槽所受浮力增加的那部分水对应增加的排水体积即可，浸没时排开水的体积为V，拿出后排开水的体积为=，显然大于V，新排开水的体积要大于原来排开水的体积，也就是说水面上升了，所以池底所受水的压力绝对是变大而不是缩小；
（4）求出金属球被捞起前后烧杯排开水的体积，再相减即可得烧杯排开水的体积增大了多少．
【解析】
A、由物体的浮沉条件可知：
烧杯的浮力：F1=G烧杯
金属球放在烧杯内时受到的浮力：F2=G球+G烧杯
所以，G球=F2-F1 ，故A不正确；
B、金属球被捞起前沉入水底，所以受到的浮力小于重力，即小于F2-F1，故B不正确；
C、金属球被捞起后放在烧杯里时，新排开水的体积为=，
因ρ球＞ρ水，
所以新排开水的体积大于金属球浸没时排开水的体积为，
由P=ρgh可知：金属球被捞起后水槽底部受水的压力增大了而不是减小，故C不正确；
D、金属球被捞起前烧杯排开水的体积为=；
金属球被捞起后烧杯排开水的体积为=；
所以金属球被捞起后烧杯排开水的体积增大了，故D正确．
故选D．