Question

5．在研究產(chǎn)生浮力的原因時(shí)，張老師設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，薄壁容器A和B右側(cè)面重合，底面間有一高度可以忽略不計(jì)的縫隙，容器B底面的中間部分有一面積S=80cm²的方孔；將密度為0.6g/cm³，邊長(zhǎng)為10cm的正方體木塊放在容器B中，將方孔密合覆蓋，然后向容器B中緩慢注入15cm深的水，發(fā)現(xiàn)木塊靜止在容器B底部．
（1）求木塊的重力；
（2）求木塊受到的水的壓力；
（3）若在容器A中緩慢注入足夠多的水，木塊會(huì)上�。磺竽緣K剛好上浮時(shí)容器A中所加水的深度．

Answer 1

分析 （1）已知木塊的密度、邊長(zhǎng)，根據(jù)密度的變形公式可求出木塊的質(zhì)量，再根據(jù)重力計(jì)算公式即可求出木塊的重力；
（2）因?yàn)槟緣K下表面沒(méi)有水，因此木塊只有上表面受到水的壓力；先根據(jù)p=ρgh求出上表面受到水的壓強(qiáng)，然后根據(jù)F=pS求出木塊受到水的壓力；
（3）當(dāng)木塊受到豎直向上的壓力等于木塊受到豎直向下的壓力和重力之和時(shí)，木塊剛好上浮，然后結(jié)合p=ρgh和F=pS求出水的深度．

解答 解：（1）由ρ=$\frac{m}{V}$可知，木塊的質(zhì)量：m=ρV=0.6g/cm³×（10cm）³=600g=0.6kg；
木塊的重力：G=mg=0.6kg×10N/kg=6N；
（2）木塊上表面受到水的壓強(qiáng)：p=ρ_水gh=1×10³kg/m³×10N/kg×（0.15m-0.1m）=500Pa；
木塊受到的水的壓力：F=pS′=500Pa×（0.1m）²=5N；
（3）當(dāng)木塊剛好上浮時(shí)，當(dāng)木塊下表面受的壓力：F′=5N+6N=11N；
由F=pS可知，木塊下表面受到水的壓強(qiáng)：p′=$\frac{F′}{S}$=$\frac{11N}{80×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1375Pa；
由p=ρgh可知，容器A中所加水的深度：h′=$\frac{p′}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1375Pa}{1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.1375m．
答：（1）木塊的重力為6N；
（2）木塊受到的水的壓力為5N；
（3）木塊剛好上浮時(shí)容器A中所加水的深度為0.1375m．

點(diǎn)評(píng) 本題考查重力、密度、液體壓強(qiáng)、固體壓強(qiáng)計(jì)算公式的應(yīng)用以及物體上浮時(shí)的受力分析，選擇合適的計(jì)算公式，并對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行靈活變形是本題的關(guān)鍵．