Question

如图所示，一个边长为L=10cm的正方体金属块浸没在水中，其上表面与水面平行且距水面H=20cm，求：金属块上、下表面受到的压强、压力大小，浮力大小及方向．（取g=10N/kg）

Answer 1

分析：上表面深度为20cm，下表面深度为20cm+10cm=30cm．
液体压强朝液体内部各个方向都有，而且随液体深度增加而增大．
液体要先计算压强，后计算压力．
浮力产生的原因就是因为液体对物体上下两个表面的压力差而产生的，浮力的方向竖直向上．

解答：解：金属块的上、下表面的面积为：
S=L×L=0.1m×0.1m=0.01m²
金属块上表面受到的液体向下的压强为：
p₁=ρgh₁=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2000Pa
F₁=p₁S=2000Pa×0.01m²=20N，方向竖直向下．
金属块下表面受到的液体向上的压强为：
p₂=ρgh₂=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.3m=3000Pa
F₂=p₂S=3000Pa×0.01m²=30N，方向竖直向上．
浮力的大小为：
F_浮=F₂-F₁=30N-20N=10N，方向竖直向上．
答：
金属块上表面受到的压强为2000Pa，压力为20N．下表面受到的压强为3000Pa，压力为30N．
浮力大小为10N，方向竖直向上．

点评：本题考查学生对液体压强、压力和浮力计算方法的掌握情况，主要液体压强和压力的计算顺序．