Question

15．有一邊長(zhǎng)為5cm的正方體金屬塊，浸沒(méi)于水中，其上表面距離水面3cm．問(wèn)：金屬塊上表面受到的壓強(qiáng)為多大？下表面受到的壓力為多大？金屬塊受到的浮力多大？（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）知道上表面所處的深度，根據(jù)p=ρgh求出金屬塊上表面受到的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)題意確定下表面所處的深度，根據(jù)p=ρgh求出金屬塊下表面受到的壓強(qiáng)；求出正方體的底面積，然后利用p=$\frac{F}{S}$計(jì)算下表面受到的壓力；
（3）知道上表面受到的壓強(qiáng)和底面積，利用p=$\frac{F}{S}$計(jì)算上表面受到的壓力；根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知，金屬塊受到的浮力等于金屬塊上下表面所受到的壓力差，據(jù)此求出浮力．

解答 解：（1）由題可知，上表面所處的深度：h_上=3cm=0.03m，
則金屬塊上表面受到的壓強(qiáng)：
p_上=ρgh_上=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.03m=300Pa；
（2）由題可知，下表面所處的深度：h_下=3cm+5cm=8cm=0.08m，
金屬塊下表面受到的壓強(qiáng)：
p_下=ρgh_下=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.08m=800Pa；
正方體的底面積：S=5cm×5cm=25cm²，
根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可得，下表面受到的壓力：
F_下=p_下S=800Pa×25×10^-4m²=2N；
（3）由1小題可知p_上=300Pa，
則上表面受到的壓力：
F_上=p_上S=300Pa×25×10^-4m²=0.75N；
根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可得，金屬塊受到的浮力：
F_浮=F_下-F_上=2N-0.75N=1.25N．
答：金屬塊上表面受到的壓強(qiáng)為300Pa；下表面受到的壓力為2N；金屬塊受到的浮力為1.25N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓力、壓強(qiáng)和浮力的計(jì)算，涉及了液體壓強(qiáng)公式、壓強(qiáng)定義式的應(yīng)用、浮力產(chǎn)生的原因，綜合性較強(qiáng)，當(dāng)然也可以根據(jù)阿基米德原理來(lái)計(jì)算浮力．