用手將一個質量為500g、邊長為10cm的正方體物塊浸沒于水中,使物塊上表面離水面20cm.
求:(1)正方體物塊下表面受到的壓強.
(2)正方體物塊上下表面受到的壓力差.
(3)放手后,正方體物塊最終靜止時受到的浮力.(g取10N/kg)
【答案】分析:(1)根據物塊上表面離水面20cm,利用液體壓強公式P=ρgh可直接求出物體下表面受到水的壓強;
(2)根據浮力產生的原因:物塊上下表面受到的壓力差,再根據F浮=ρgV排即可求得.
(3)物體所受的浮力等于排開的水的重力;根據浮力和重力的大小關系,判斷物體最后的狀態(tài),得出浮力的大。
解答:解:(1)物體下表面距水面h=10cm+20cm=30cm=0.3m,
則物體下表面受到水的壓強是P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;
(2)根據浮力產生的原因:物塊上下表面受到的壓力差,F向上-F向下=F浮,
物塊的體積V物=103cm3=10-3m3,
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,
(3)物塊的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N,
物體完全浸沒,所受浮力等于排開的水所受的重力,為10N;
此時浮力大于重力,所以放手后,物體上浮,最后漂浮,浮力等于自身的重力,為5N.
答:(1)正方體物塊下表面受到的壓強為3×103Pa;
(2)正方體物塊上下表面受到的壓力差為10N.
(3)放手后,正方體物塊最終靜止時受到的浮力為5N.
點評:本題考查了學生對液體壓強公式、阿基米德原理的掌握和運用,難易程度適中,適合學生的訓練.關于物體受到的浮力,有兩種解法:①利用上下表面受到的水的壓力差求解,②利用阿基米德原理求解.計算時要注意單位的統一.