Question

17．将一个质量为500g，边长为10cm的正方体物块浸没于水中，静止时物块上表面离水面5cm．
求：（g取10N/kg）
（1）正方体物块下表面受到水的压强
（2）正方体物块受到的浮力（应用浮力产生的原因求解）

Answer 1

分析 （1）求出物块下表面距离水面的深度，利用p=ρgh求物块下表面受到的压强；
（2）求出正方体物块的底面积，利用F=pS求下表面受到水向上的压力；利用p=ρgh求上表面受到水的压强，再利用p=ρgh求上表面受到水向下的压力；物体受到的浮力等于物块上下表面受到的压力差．

解答 解：
（1）物块下表面距离水面的深度：h=h₁+L=0.05m+0.1m=0.15m，
物块下表面受到的压强：
p_下表面=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.15m=1.5×10³Pa；
（2）物块的底面积S=L²=0.1m×0.1m=0.01 m²，
下表面受到水向上的压力：
F_下表面=p_下表面S=1.5×10³Pa×0.01 m ²=15N；
上表面受到水的压强：
p_上表面=ρgh₁=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×0.05m=5×10²Pa，
上表面受到水向下的压力：
F_上表面=p_上表面S=5×10²Pa×0.01 m²=5N，
因为物体受到的浮力等于物块上下表面受到的压力差，
所以F_浮=F_下表面-F_上表面=15N-5N=10N．
答：（1）正方体物块下表面受到的压强是1.5×10³Pa，
（2）物块受到的浮力大小是10N．

点评 本题考查了液体压强公式的应用、压强定义式的应用，知道浮力产生的实质（物体受到的浮力等于物块上下表面受到的压力差）是关键．