Question

2．一個(gè)邊長為10cm的正方體金屬塊上表面浸沒在水面下30cm處，且上表面與水面平行，如圖所示，g=10N/kg，求：
（1）正方體上下表面所受到的壓強(qiáng)
（2）正方體上下表面所受到的壓力
（3）水對金屬塊壓力的合力，金屬塊所受的浮力．

Answer 1

分析 （1）（2）利用p=ρgh分別求出正方體上下表面所受到的壓強(qiáng)受到的壓強(qiáng)，求出正方體的表面積，然后然后利用p=$\frac{F}{S}$分別計(jì)算正方體上下表面所受到的壓力；
（3）正方體上下表面所受到的壓力差即為水對金屬塊壓力的合力，金屬塊所受的浮力．

解答 解：（1）正方體上表面距離水面的深度h_上=30cm=0.3m，下表面距離水面的深度h₂=30cm+10cm=40cm=0.4m，
正方體上表面所受到的壓強(qiáng)：
p_上=ρgh_上=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.3m=3000Pa；
正方體下表面所受到的壓強(qiáng)：
p_下=ρgh_下=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.4m=4000Pa；
（2）正方體的表面積S=10cm×10cm=100cm²=1×10^-2m²，
根據(jù)p=$\frac{F}{S}$可得，正方體上表面所受到的壓力：
F_上=p_上S=3000Pa×1×10^-2m²=30N；
正方體下表面所受到的壓力：
F_下=p_下S=4000Pa×1×10^-2m²=40N；
（3）水對金屬塊壓力的合力F=F_下-F_上=40N-30N=10N，
根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知，F(xiàn)_浮=F=10N．
答：（1）正方體上下表面所受到的壓強(qiáng)分別為3000Pa、4000Pa；
（2）正方體上下表面所受到的壓力分別為30N、40N；
（3）水對金屬塊壓力的合力為10N，金屬塊所受的浮力為10N．

點(diǎn)評 此題考查壓強(qiáng)、壓力的計(jì)算，涉及到液體壓強(qiáng)公式、壓強(qiáng)定義式的應(yīng)用，力的合成和浮力產(chǎn)生的原因，是一道綜合性較強(qiáng)的題目，關(guān)鍵是公式的選擇和運(yùn)用．