Question

2．在研究產(chǎn)生浮力的原因時，張老師設計了如圖所示的實驗，薄壁容器A和B右側(cè)面重合，底面間有一高度可以忽略不計的縫隙，容器B底面的中間部分有一個面積S=80cm²方形孔，將密度為0.6g/cm³、邊長為10cm的正方體木塊放在B容器中，將方孔密合覆蓋，然后向容器B中緩慢注入15cm深的水，發(fā)現(xiàn)木塊靜止在容器B底部．
（1）求木塊的重力；
（2）求木塊受到的水的壓力；
（3）若在容器A中緩慢注入足夠多的水，木塊會上�。磺竽緣K剛好上浮時容器A中所加水的深度．

Answer 1

分析 （1）已知木塊的密度、邊長，根據(jù)密度的變形公式可求出木塊的質(zhì)量，再根據(jù)重力計算公式即可求出木塊的重力；
（2）因為木塊下表面沒有水，因此木塊只有上表面受到水的壓力；先根據(jù)p=ρgh求出上表面受到水的壓強，然后根據(jù)F=pS求出木塊受到水的壓力；
（3）當木塊受到豎直向上的壓力等于木塊受到豎直向下的壓力和重力之和時，木塊剛好上浮，然后結(jié)合p=ρgh和F=pS求出水的深度．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可知，木塊的質(zhì)量：m=ρV=0.6g/cm³×（10cm）³=600g=0.6kg；
木塊的重力：G=mg=0.6kg×10N/kg=6N；
（2）木塊上表面受到水的壓強：p=ρ_水gh=1×10³kg/m³×10N/kg×（0.15m-0.1m）=500Pa；
木塊受到的水的壓力：F=pS′=500Pa×（0.1m）²=5N；
（3）當木塊剛好上浮時，當木塊下表面受的壓力：F′=5N+6N=11N；
由F=pS可知，木塊下表面受到水的壓強：p′=$\frac{F′}{S}$=$\frac{11N}{80×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1375Pa；
由p=ρgh可知，容器A中所加水的深度：h′=$\frac{p′}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1375Pa}{1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.1375m．
答：（1）木塊的重力為6N；
（2）木塊受到的水的壓力為5N；
（3）木塊剛好上浮時容器A中所加水的深度為0.1375m．

點評 本題考查重力、密度、液體壓強、固體壓強計算公式的應用以及物體上浮時的受力分析，選擇合適的計算公式，并對計算公式進行靈活變形是本題的關鍵．