Question

3．有一铁块，长20cm，宽10cm，高5cm，用细线系住后，把它浸入水中如图所示，铁块上表面距水面4cm，求：
（1）铁块上表面受到水对它的压强；
（2）铁块下表面受到水对它向上的压强；
（3）铁块受到水的向上与向下的压力差．

Answer 1

分析 （1）求出铁块上表面的深度，利用p=ρgh求铁块上表面受到水的压强；
（2）求出铁块下表面的深度，利用p=ρgh求铁块下表面受到水的压强；
（3）先求出铁块上、下表面受到水的压强差，再利用F=pS求铁块受到水的向上与向下的压力差．

解答 解：
（1）铁块上表面所处的深度：h₁=4cm=0.04m，
铁块上表面受到水的压强：
p₁=ρgh₁=1×10³kg/m³×10N/kg×0.04m=400Pa；
（2）铁块下表面所处的深度：h₂=h₁+5cm=0.04m+0.05m=0.09m，
铁块下表面受到水的压强：
p₂=ρgh₂=1×10³kg/m³×10N/kg×0.09m=900Pa；
（3）铁块上、下表面受到水的压强差：
△p=p₂-p₁=900Pa-400Pa=500Pa，
受力面积：S=20cm×10cm=200cm²=0.02m²，
根据△p=$\frac{△F}{S}$可得，铁块受到水的向上与向下的压力差：
△F=△pS=500Pa×0.02m²=10N．
答：（1）铁块上表面受到水对它的压强为400Pa；
（2）铁块下表面受到水对它向上的压强为900Pa；
（3）铁块受到水的向上与向下的压力差为10N．

点评 本题考查了液体压强公式和压强定义式的应用，确定铁块上下表面在水中所处的深度是解题的关键．