Question

13．如圖所示，一正方體邊長為10cm，浸沒在水中，上表面離水面的深度為5cm．
求：（1）物體上表面受到水的壓強和壓力；
（2）物體下表面受到水的壓強和壓力；
（3）正方體在水中受到的浮力是多少？

Answer 1

分析 （1）知道正方體上表面的深度，根據(jù)p=ρgh求出正方體上表面受到水的壓強；根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求物體上表面所受到水的壓力；
（2）根據(jù)題意求出下表面所處的深度，根據(jù)p=ρgh求出正方體下表面受到水的壓強，根據(jù)F=pS求出下表面所受到水的壓力；
（3）根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因求出浮力的大小，即浮力等于物體上、下表面所受到的壓力差．

解答 解：（1）物體上表面所處的深度：
h_上=5cm=0.05m，
物體上表面受到水的壓強：
p_上=ρgh_上=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.05m=500Pa，
正方體的底面積：
S=（10cm）²=100cm²=0.01m²，
由p=$\frac{F}{S}$可得，物體上表面所受到水的壓力：
F_上=p_上S=500Pa×0.01m²=5N；
（2）物體下表面所處的深度：
h_下=h_上+L=5cm+10cm=15cm=0.15m，
物體下表面受到水的壓強：
p_下=ρgh_下=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.15m=1500Pa，
物體下表面所受到水的壓力：
F_下=p_下S=1500Pa×0.01m²=15N；
（3）因浮力等于物體上、下表面所受到的壓力差，
所以，正方體在水中受到的浮力：
F_浮=△F=F_下-F_上=15N-5N=10N．
答：（1）物體上表面受到水的壓強為500Pa，壓力為5N；
（2）物體下表面受到水的壓強為1500Pa，壓力為15N；
（3）正方體在水中受到的浮力是10N．

點評 本題考查了液體壓強公式和固體壓強公式的應用以及浮力產(chǎn)生的原因，關鍵是根據(jù)題意得出正方體上下表面所處的深度．