5. 铝是一种密度较小的金属。科学家研制出更轻的铝——泡沫铝,某种泡沫铝的密度只有 0.18×10³ kg/m³。把一块重 10 N 的这种泡沫铝浸没在水中,放手后,它会
上浮
(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”);静止时,它受到的浮力是
10
N。
解析:
【分析】
要判断泡沫铝的浮沉状态,可通过两种方法分析:一是比较物体密度与液体密度的关系,二是比较浸没时浮力与重力的大小:
1. 水的密度为1×10³kg/m³,泡沫铝的密度为0.18×10³kg/m³,泡沫铝密度小于水的密度。当泡沫铝浸没在水中时,排开水的体积等于自身体积,根据阿基米德原理可知此时受到的浮力大于自身重力,所以放手后会上浮;
2. 泡沫铝静止时处于漂浮状态,根据漂浮条件,漂浮时物体受到的浮力等于自身重力,已知泡沫铝重力为10N,因此静止时受到的浮力为10N。
【解析】
1. 判断浮沉情况:
已知$\rho_{泡沫铝}=0.18×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$\rho_{水}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,因为$\rho_{泡沫铝}<\rho_{水}$,且泡沫铝浸没在水中时$V_{排}=V_{物}$,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$和重力公式$G=\rho_{泡沫铝}gV_{物}$,可得$F_{浮}>G$,所以放手后泡沫铝会上浮。
2. 计算静止时的浮力:
泡沫铝静止时处于漂浮状态,根据漂浮条件:漂浮时物体受到的浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G=10\ \mathrm{N}$。
【答案】
上浮;10
【知识点】
物体的浮沉条件、漂浮条件
【点评】
本题考查物体浮沉条件的应用,核心是掌握浮沉的两种判断方法(密度比较法、浮力与重力比较法),以及漂浮状态下浮力与重力的等量关系,属于基础题型,侧重对基础知识的理解与运用。
【难度系数】
0.8