用手将一个质量为500g、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的压强.
(2)正方体物块上下表面受到的压力差.
(3)放手后,正方体物块最终静止时受到的浮力.(g取10N/kg)
解:(1)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是P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;
(2)根据浮力产生的原因:物块上下表面受到的压力差,F向上-F向下=F浮,
物块的体积V物=103cm3=10-3m3,
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,
(3)物块的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N,
物体完全浸没,所受浮力等于排开的水所受的重力,为10N;
此时浮力大于重力,所以放手后,物体上浮,最后漂浮,浮力等于自身的重力,为5N.
答:(1)正方体物块下表面受到的压强为3×103Pa;
(2)正方体物块上下表面受到的压力差为10N.
(3)放手后,正方体物块最终静止时受到的浮力为5N.
分析:(1)根据物块上表面离水面20cm,利用液体压强公式P=ρgh可直接求出物体下表面受到水的压强;
(2)根据浮力产生的原因:物块上下表面受到的压力差,再根据F浮=ρgV排即可求得.
(3)物体所受的浮力等于排开的水的重力;根据浮力和重力的大小关系,判断物体最后的状态,得出浮力的大小.
点评:本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理的掌握和运用,难易程度适中,适合学生的训练.关于物体受到的浮力,有两种解法:①利用上下表面受到的水的压力差求解,②利用阿基米德原理求解.计算时要注意单位的统一.