Question

2．一边长为0.1m的实心正方体重为8N，用水平向右的拉力F使其在沿水平面匀速运动了5m，拉力F做的功为20J．（ρ_水=1.0×10³ kg/m³，g=10N/kg） 求：
（1）正方体对水平面的压强；
（2）正方体受到的摩擦力；
（3）将该正方体投入足够深的水中，静止时它受到的浮力．

Answer 1

分析 （1）正方体对水平面的压力等于其重力，根据p=$\frac{F}{S}$求出压强；
（2）已知拉力做的功和移动的距离，根据W=Fs求出拉力，因为匀速运动，所以摩擦力和拉力是平衡力，大小相等，据此求出摩擦力；
（3）先求出正方体完全浸没时受的浮力，根据浮沉条件判断出物体在水中的状态，再求浮力．

解答 解：（1）正方体对水平面的压力：F=G=8N，
则正方体对水平面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{8N}{（0.1m）^{2}}$=800Pa；
（2）由W=Fs可得，拉力：
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{20J}{5m}$=4N，
因为正方体沿水平面匀速运动，
所以，正方体受到的摩擦力：f=F=4N；
（3）正方体浸没在水中时受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV_物=1.0×10³kg/m³×10N/kg×（0.1m）³=10N，
比较可知F_浮＞G，
所以，正方体投入足够深的水中后将上浮，静止时处于漂浮状态，
静止时它受到的浮力：F_浮′=G=8N．
答：（1）正方体对水平面的压强为800Pa；
（2）正方体受到的摩擦力为4N；
（3）将该正方体投入足够深的水中，静止时它受到的浮力为8N．

点评 本题考查了压强、功、阿基米德原理公式的应用以及二力平衡条件、浮沉条件，涉及的知识点较多，难度不大．