Question

5．邊長為2cm的正方體物塊，靜止在水中，上下表面水平．物塊上表面在水面下8cm，下表面離水底1cm．已知水的密度為1.0×10³kg/m³．請計算：
（1）物塊上表面受到水的壓力；
（2）物塊下表面受到水的壓力；
（3）物塊的重力．

Answer 1

分析 （1）已知物塊上表面所處水的深度，根據(jù)壓強計算公式p=ρgh計算出上表面處產(chǎn)生的壓強，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$計算出水在上表面處產(chǎn)生的壓力；
（2）先計算出下表面處水的深度，根據(jù)壓強計算公式p=ρgh計算出上表面處產(chǎn)生的壓強，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$計算出水在上表面處產(chǎn)生的壓力；
（3）先對物塊受力分析，物塊在豎直方向上受到豎直向下的重力G、液體對物塊向下的壓力F₁、液體對物塊向上的壓力F₂，物塊受力平衡，據(jù)G+F₁=F₂計算出物塊的重力．

解答 解：（1）水在上表面處產(chǎn)生的壓強為：
p₁=ρgh₁=1.0×10³kg/m³×10N/kg×8×10^-2m=800Pa；
由p=$\frac{F}{S}$得，水在上表面處產(chǎn)生的壓力為：
F₁=p₁S=800Pa×2×10^-2m×2×10^-2m=0.32N；
（2）液體向各個方向壓強是相等的，在下表面液體對物塊的壓力向上，
物塊下表面處在水中的深度為：
h₂=8cm+2cm=10cm；
水在下表面處產(chǎn)生的壓強為：
p₂=ρgh₂=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10×10^-2m=1000Pa；
水在下表面處產(chǎn)生的壓力為：
F₂=p₂S=1000Pa×2×10^-2m×2×10^-2m=0.4N；
（3）物塊在豎直方向上受到三個力的作用，豎直向下的重力G、液體對物塊向下的壓力F₁、液體對物塊向上的壓力F₂．
物塊靜止，處于平衡狀態(tài)，則向上的力等于向下的力，即：G+F₁=F₂，
即G+0.32N=0.4N，
物塊的重力G=0.08N．
答：（1）物塊上表面受到水的壓力為0.32N；
（2）物塊下表面受到水的壓力為0.4N；
（3）物塊的重力為0.08N．

點評 本題考查液體壓強公式、壓力計算公式和物體平衡等知識的應用，關鍵是公式及其變形的靈活運用，以及對物體受力分析．