Question

15．用手将一个重力为5N、边长为10cm的正方体物块浸没于水中，使物块上表面离水面20cm．求：
（1）正方体物块下表面受到水的压强是多少？
（2）正方体物块受到的浮力是多少？
（3）放手后浮力与重力的差（合力）推动物块向上运动．如果放手后物块上表面由水里向上运动到水面时用时0.1s，合力做功的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）求出物块下表面所处的深度，利用p=ρgh即可求下表面的压强；
（2）正方体物块浸没于水中，排开水的体积与物块体积相等，由F_浮=ρ_水gV_排求的浮力；
（3）先求的浮力和重力合力的做功，根据P=$\frac{W}{t}$求的合力做功的平均功率

解答 解：（1）物块上表面离水面20cm，
物体下表面距水面h=10cm+20cm=30cm=0.3m，
则物体下表面受到水的压强：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.3m=3×10³Pa；
（2）因为物块的体积V=（10cm）³=1000cm³=1×10^-3m³，
所以物块受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N，
（3）浮力和重力合力为F=F_浮-G=10N-5N=5N，
合力做功为W=Fs=5N×0.2m=1J，
功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1J}{0.1s}$=10W．
答：（1）正方体物块下表面受到水的压强是3×10³Pa
（2）正方体物块受到的浮力是10N
（3）放手后浮力与重力的差（合力）推动物块向上运动．合力做功的功率是10W．

点评 本题考查液体压强公式，浮力公式和功的公式的应用，明确在上升过程中合力做功的求法即可．