Question

3．边长为10cm的立方体物体，浸没在水中，物体上表面与液面平行，且液体表面到物体上表面的距离为5cm，求：
（1）在水中，物体上表面受到的压力的大小和方向．
（2）在水中，物体下表面受到的压力的大小和方向．
（3）物体在水中受浮力的大小．

Answer 1

分析 根据p=ρgh求出上下表面受到的压强，根据F=pS求出木块上下表面受到的压力．
浮力等于物体上下表面所受的压力之差．

解答 解：（1）由题立方体上表面的深度h_上=5cm，
p_上=ρ_水gh_上=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-2m=500Pa；
由p=$\frac{F}{S}$得：
F_上=p_上S=500Pa×10×10×10^-4m²=5N；方向是竖直向下；
（2）下表面的深度为h_下=10cm+5cm=15cm，
p_下=ρ_水gh_下=1.0×10³kg/m³×10N/kg×15×10^-2m=1500Pa；
F_下=p_下S=1500Pa×10×10×10^-4m²=15N；方向是竖直向上；
（3）F_浮=△F=F_下-F_上=15N-5N=10N．
答：（1）物体的上表面受到的水的压力是5N；方向是竖直向下；
（2）物体的下表面所受到的水的压力是15N；方向是竖直向上；
（3）物体所受到的水的浮力是10N．

点评 本题考查液体压强、压力和浮力的计算．浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力，浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力．