Question

用手将一个质量为500g、边长为10cm的正方体物块浸没于水中，使物块上表面离水面20cm．
求：（1）正方体物块下表面受到的压强．
（2）正方体物块上下表面受到的压力差．
（3）放手后，正方体物块最终静止时受到的浮力．（g取10N/kg）

Answer

（1）根据物块上表面离水面20cm，利用液体压强公式P=ρgh可直接求出物体下表面受到水的压强；
（2）根据浮力产生的原因：物块上下表面受到的压力差，再根据F浮=ρgV排即可求得．
（3）物体所受的浮力等于排开的水的重力；根据浮力和重力的大小关系，判断物体最后的状态，得出浮力的大小．
【解析】
（1）物体下表面距水面h=10cm+20cm=30cm=0.3m，
则物体下表面受到水的压强是P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa；
（2）根据浮力产生的原因：物块上下表面受到的压力差，F向上-F向下=F浮，
物块的体积V物=103cm3=10-3m3，
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N，
（3）物块的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，
物体完全浸没，所受浮力等于排开的水所受的重力，为10N；
此时浮力大于重力，所以放手后，物体上浮，最后漂浮，浮力等于自身的重力，为5N．
答：（1）正方体物块下表面受到的压强为3×103Pa；
（2）正方体物块上下表面受到的压力差为10N．
（3）放手后，正方体物块最终静止时受到的浮力为5N．