Question

18．放在水平桌面上的薄壁圓柱形容器重為4N，容器的底面積為100cm²，容器中水重10N，彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上掛著重為10N的物塊，物塊浸沒在水中靜止時(shí)，如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2N．求：
（1）物塊沒浸到水中前，容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)．
（2）物塊浸沒在水中靜止時(shí)，容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)．
（3）將彈簧測(cè)力計(jì)與物塊間的細(xì)線剪斷，物塊將向下運(yùn)動(dòng)，原因是重力大于浮力．

Answer 1

分析 （1）物塊沒浸到水中前，容器對(duì)桌面的壓力等于水和容器的重力之和，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)；
（2）把水、容器、物塊看做整體，受到水、容器、物塊豎直向下的重力和豎直向上彈簧測(cè)力計(jì)的拉力、桌面的支持力，根據(jù)力的平衡條件求出支持力的大小，支持力和容器最桌面的壓力是一對(duì)相互作用力，二力大小相等，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)；
（3）根據(jù)稱重法求出物塊受到的浮力，然后與重力相比較得出物體的運(yùn)動(dòng)方向．

解答 解：（1）物塊沒浸到水中前，容器對(duì)桌面的壓力：
F₁=G_水+G_容=10N+4N=14N，
容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)：
p₁=$\frac{{F}_{1}}{S}$=$\frac{14N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1400Pa；
（2）把水、容器、物塊看做整體，受到水、容器、物塊豎直向下的重力和豎直向上彈簧測(cè)力計(jì)的拉力、桌面的支持力作用處于靜止，
由力的平衡條件可得：
G_水+G_容+G_物=F′+F_支持，
桌面對(duì)容器的支持力：
F_支持=G_水+G_容+G_物-F′=10N+4N+10N-2N=22N，
因支持力和容器最桌面的壓力是一對(duì)相互作用力，
所以，容器對(duì)桌面的壓力：
F₂=F_支持=22N，
容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)：
p₂=$\frac{{F}_{2}}{S}$=$\frac{22N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2200Pa；
（3）物塊浸沒時(shí)受到的浮力：
F_浮=G_物-F′=10N-2N=8N，
因F_浮＜G，
所以，物塊將向下運(yùn)動(dòng)．
答：（1）物塊沒浸到水中前，容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)為1400Pa；
（2）物塊浸沒在水中靜止時(shí)，容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)為2200Pa；
（3）下；重力大于浮力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)、浮力的計(jì)算以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等，難點(diǎn)是根據(jù)力的平衡和相互作用力求出物塊浸沒在水中靜止時(shí)容器對(duì)桌面的壓力．