Question

3．用手將一個質量為500g，邊長為10cm的正方體物塊浸沒于水中，使物塊上表面離水面20cm．求：
（1）正方體物塊下表面的壓強
（2）正方體物塊上下表面受到的壓力差．
（3）松開手，物塊穩(wěn)定后物塊受到的浮力．

Answer 1

分析 （1）由物體上表面深度，得出物塊下表面深度，由p=ρgh計算下表面壓強；
（2）根據(jù)浮力產生的原因：物塊上下表面受到的壓力差，再根據(jù)F_浮=ρgV_排即可求得．
（3）物體所受的浮力等于排開的水的重力；根據(jù)浮力和重力的大小關系，判斷物塊最后的狀態(tài)，得出浮力的大小．

解答 解：（1）物塊上表面離水面20cm，
物體下表面距水面h=10cm+20cm=30cm=0.3m，
則物體下表面受到水的壓強：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.3m=3×10³Pa；
（2）根據(jù)浮力產生的原因：物塊上下表面受到的壓力差，F(xiàn)_下-F_上=F_浮，
物塊的體積V_物=10³cm³=10^-3m³，
由阿基米德原理：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10^-3m³=10N，
即F_下-F_上=10N；
（3）物塊質量m=500g=0.5kg，
物塊的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，
則物塊完全浸沒時浮力大于重力，所以放手后，物塊上浮，最后漂浮，浮力等于自身的重力，即浮力為5N．
答：（1）正方體物塊下表面的壓強為3×10³Pa；
（2）正方體物塊上下表面受到的壓力差為10N；
（3）松開手，物塊穩(wěn)定后物塊受到的浮力為5N．

點評 本題考查了液體壓強公式、阿基米德原理、浮沉條件掌握和運用．關于物體受到的浮力，解題的關鍵是掌握浮力的兩種算法：①利用上下表面受到的水的壓力差求解，②利用阿基米德原理求解．計算時要注意單位的統(tǒng)一．