如图所示的容器中,有一正方体悬浮在水中,它的上表面受到水的压强是1 000Pa,下表面受到水的压强是2 000Pa,求:(1)正方体上表面受到水的向下的压力F上.(2)下表面受到水的向上的压力F下.(3)正方体在水中受到的浮力.(4)浮力的方向.(取g=10N/kg)

问题描述:

如图所示的容器中,有一正方体悬浮在水中,它的上表面受到水的压强是1 000Pa,下表面受到水的压强是2 000Pa,求:

(1)正方体上表面受到水的向下的压力F
(2)下表面受到水的向上的压力F
(3)正方体在水中受到的浮力.
(4)浮力的方向.(取g=10N/kg)

(1)∵p=ρgh
∴h=

p
ρg
=
1000Pa
1.0×103kg/m3×10N/kg
=0.1m,
∵p=ρgh
∴h=
p
ρg
=
2000Pa
1.0×103kg/m3×10N/kg
=0.2m,
正方体棱长:l=h-h=0.2m-0.1m=0.1m,
正方体上下表面积s=l2=0.01m2
(1)F=pS=1000Pa×0.01m2=10N,
(2)F=pS=2000Pa×0.01m2=20N
(3)F=△F=F-F=20N-10N=10N,
(4)浮力的方向总是竖直向上的.
答:(1)正方体上表面受到水的向下的压力F为10N;
(2)下表面受到水的向上的压力F为20N;
(3)正方体在水中受到的浮力为10N;
(4)浮力的方向是竖直向上的.
答案解析:(1)根据上下表面受到水的压强可求得h1和h2,然后可求得正方体的棱长,从而可知其面积;再根据p=
F
S
的公式变形可求得正方体上表面受到水的向下的压力F
(2)根据(1)求得的正方体的面积,再根据p=
F
S
的公式变形可求得正方体下表面受到水的向上的压力F
(3)根据F-F求得正方体在水中受到的浮力.
(4)浮力的方向总是竖直向上的.
考试点:浮力大小的计算.
知识点:本题考查浮力的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难度不大,但解题过程繁琐,解题时一定要仔细.