Question

质量为1kg的平底空水桶，底面积为500cm²．水桶内装有30cm深的水，放在水平地面上，如图甲所示，水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa．当小明用竖直向上的力F提水桶，但没有提起来时，如图12乙所示，水桶对地面的压强为1500Pa．则力F的大小为________ N．（g取10N/kg）

Answer 1

125
分析：已知水桶内的水深，可利用液体液体压强公式P=ρgh求出水对桶底的压强，又已知水对水桶底地压强比水桶对地面得压强小1000Pa，可求出桶放在水平地面上时桶对水平地面的压强，再利用压强公式P=求出，桶对地面的压力，即可得水和桶的总重力，又可得水和桶的总质量，已知桶的质量，即可求得水的质量．
当小明用竖直向上的力F提水桶时，如图乙所示，已知水桶对地面的压强为1500Pa，可求出此时桶对地面的压力，即可求出拉力F．
解答：水桶内水深h=30cm=0.3m，水对桶底的压强为：p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.3m=3×10³Pa，
水桶对地面的压强为：p′=3000Pa+1000Pa=4000Pa，
地面受到水桶的压力大小F′=p′S=4000Pa×500×10^-4m²=200N，
水和水桶的总重力为：G_总=F′=200N，
水和水桶的总质量为：m_总===20kg，
水的质量为：m_水=m_总-m_桶=20kg-1kg=19kg；
当小明用竖直向上的力F提水桶时水桶对地面的压强为P″=1500Pa，
则此时桶对地面的压力F″=P″S=1500Pa×500×10^-4m²=75N，
所以此时拉力F=G_总-F″=200N-75N=125N．
故答案为：125N．
点评：本题是一道关于液体压强、固体压强、质量、重力以及力的合成的综合题，在解题时应认真分析所用到的物理知识．难点是找到解本题的突破点，本题的突破点是用液体液体压强公式能求出水对桶底的压强，进而解决此题．