题目内容

10.一边长为L的正方体物块,密度为ρ物,浸没在密度为ρ液的液体中,静止时,物块上表面距液面的深度为h,请你证明:该物块受到的浮力F浮=ρ液gL3=G排.

分析 (1)应从浮力产生的原因进行证明,浮力等于物体上下表面所受的液体压力之差;
(2)根据p=ρgh分别求出上下表面受到的压强,根据F=pS求出物块上下表面受到的压力,结合浮力产生的原因加以证明.

解答 证明:已知上表面所处的深度为h,
则上表面受到的液体压强为p向下=ρ液gh,受到的向下压力为F向下=p向下S=ρ液ghL2;
根据题意可知,下表面所处的深度为h′=h+L,
则下表面受到的液体压强为p向上=ρ液g(h+L),受到的向上压力为F向上=p向上S=ρ液g(h+L)L2;
根据浮力产生的原因可知,物体受到的浮力:
F浮=F向上-F向下=ρ液g(h+L)L2-ρ液ghL2=ρ液gL3------①
正方体物块浸没在液体中,V排=V物=L3,则ρ液gL3=ρ液gV排=G排------②
所以,F浮=ρ液gL3=G排.

点评 本题考查了浮力产生的原因、液体压强公式、压强的定义式,推导证明过程有一定的难度.

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