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，彈簧測力計的掛鉤上掛著重為10N的物塊，物塊浸沒在水中靜止時，如圖所示，彈簧測力計的示數(shù)為2N．求：
（1）物塊沒浸到水中前，容器對桌面的壓強．
（2）物塊浸沒在水中靜止時，容器對桌面的壓強．
（3）將彈簧測力計與物塊間的細線剪斷，物塊將向下運動，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=$\frac{F}{S}$求出容器對桌面的壓強；
（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力計的拉力、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相互作用力，二力大小相等，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出容器對桌面的壓強；
（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動方向．

解答 解：（1）物塊沒浸到水中前，容器對桌面的壓力：
F₁=G_水+G_容=10N+4N=14N，
容器對桌面的壓強：
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力計的拉力、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相互作用力，
所以，容器對桌面的壓力：
F₂=F_支持=22N，
容器對桌面的壓強：
p₂=$\frac{{F}_{2}}{S}$=$\frac{22N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2200Pa；
（3）物塊浸沒時受到的浮力：
F_浮=G_物-F′=10N-2N=8N，
因F_浮＜G，
所以，物塊將向下運動．
答：（1）物塊沒浸到水中前，容器對桌面的壓強為1400Pa；
（2）物塊浸沒在水中靜止時，容器對桌面的壓強為2200Pa；
（3）下；重力大于浮力．

點評 本題考查了壓強、浮力的計算以及運動狀態(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容器對桌面的壓力．