Question

3．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）正方体物块下表面的压强
（2）正方体物块上下表面受到的压力差．
（3）松开手，物块稳定后物块受到的浮力．

Answer 1

分析 （1）由物体上表面深度，得出物块下表面深度，由p=ρgh计算下表面压强；
（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，判断物块最后的状态，得出浮力的大小．

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=1.0×10³kg/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_下-F_上=F_浮，
物块的体积V_物=10³cm³=10^-3m³，
由阿基米德原理：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10^-3m³=10N，
即F_下-F_上=10N；
（3）物块质量m=500g=0.5kg，
物块的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，
则物块完全浸没时浮力大于重力，所以放手后，物块上浮，最后漂浮，浮力等于自身的重力，即浮力为5N．
答：（1）正方体物块下表面的压强为3×10³Pa；
（2）正方体物块上下表面受到的压力差为10N；
（3）松开手，物块稳定后物块受到的浮力为5N．

点评 本题考查了液体压强公式、阿基米德原理、浮沉条件掌握和运用．关于物体受到的浮力，解题的关键是掌握浮力的两种算法：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．