Question

【题目】如图甲所示为中国首艘国产航母001A下水时的情景．某中学物理兴趣小组的同学在实验室模拟航母下水前的一个过程，他们将一个质量为2kg的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部，该柱形容器质量为6kg，底面积为0.03m2 ， 高为0.4m，如图乙所示．现在向容器中加水，当加水深度为0.1m时，模型刚好离开容器底部，如图丙所示．继续加水直到深度为0.38m，然后将一质量为0.9kg的舰载机模型轻放在航母模型上，静止后它们一起漂浮在水面．求：
（1）图丙中水对容器底部的压强为多少帕？
（2）图丙中航母模型浸入水中的体积为多少立方米？
（3）放上舰载机后整个装置静止时，相对于水深为0.38m时，容器对水平地面的压强增加了多少帕？

Answer 1

【答案】
（1）解：由题意可知，图丙中水的深度h=0.1m，

则图丙中水对容器底部的压强：

p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa；

答：图丙中水对容器底部的压强为1×103Pa；

（2）航母模型的重力：G航=m航g=2kg×10N/kg=20N；

由题知，模型刚好离开容器底部，即航母模型漂浮，

所以此时航母模型受到的浮力：F浮=G航=20N；

由阿基米德原理可知，航母排开水的体积：

V排= = =2.0×10﹣3m3；

答：图丙中航母模型浸入水中的体积为2.0×10﹣3m3；

（3）舰载机模型的重力：G舰载机=m舰载机g=0.9kg×10N/kg=9N；

放上舰载机后整个装置静止时，相对于水深为0.38m时，水平地面增加的压力：

△F=G舰载机=9N；

则容器对水平地面的压强增加量：

△p= = =300Pa．

答：放上舰载机后整个装置静止时，相对于水深为0.38m时，容器对水平地面的压强增加了300Pa．

【解析】（1）利用p=ρgh求出对容器底部的压强；（2）根据阿基米德原理求出排开的水的体积；（3）根据放入舰载机后整个装置增加的重力和底面积，求出增加的压强．
【考点精析】认真审题，首先需要了解压强的大小及其计算(压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）)，还要掌握液体的压强的计算(液体内部压强的公式：p=ρgh ρ指密度,单位kg/m3,g=9.8N/kg, h指深度,单位:m,压强单位(Pa) 注意：h 指液体的深度，即某点到液面的距离)的相关知识才是答题的关键．