Question

15．用手將一個(gè)重力為5N、邊長(zhǎng)為10cm的正方體物塊浸沒于水中，使物塊上表面離水面20cm．求：
（1）正方體物塊下表面受到水的壓強(qiáng)是多少？
（2）正方體物塊受到的浮力是多少？
（3）放手后浮力與重力的差（合力）推動(dòng)物塊向上運(yùn)動(dòng)．如果放手后物塊上表面由水里向上運(yùn)動(dòng)到水面時(shí)用時(shí)0.1s，合力做功的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）求出物塊下表面所處的深度，利用p=ρgh即可求下表面的壓強(qiáng)；
（2）正方體物塊浸沒于水中，排開水的體積與物塊體積相等，由F_浮=ρ_水gV_排求的浮力；
（3）先求的浮力和重力合力的做功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求的合力做功的平均功率

解答 解：（1）物塊上表面離水面20cm，
物體下表面距水面h=10cm+20cm=30cm=0.3m，
則物體下表面受到水的壓強(qiáng)：
p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.3m=3×10³Pa；
（2）因?yàn)槲飰K的體積V=（10cm）³=1000cm³=1×10^-3m³，
所以物塊受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N，
（3）浮力和重力合力為F=F_浮-G=10N-5N=5N，
合力做功為W=Fs=5N×0.2m=1J，
功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1J}{0.1s}$=10W．
答：（1）正方體物塊下表面受到水的壓強(qiáng)是3×10³Pa
（2）正方體物塊受到的浮力是10N
（3）放手后浮力與重力的差（合力）推動(dòng)物塊向上運(yùn)動(dòng)．合力做功的功率是10W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查液體壓強(qiáng)公式，浮力公式和功的公式的應(yīng)用，明確在上升過程中合力做功的求法即可．