Question

10．小明利用如图所示的装置进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验，物体的底面积是10cm²，高度是10cm．（g取10N/kg）
（1）物体刚接触水面，到物体刚浸没到水中用了5s，物体下降的平均速度是多少？
（2）物体刚浸没于水中，它受到的浮力应是多大？
（3）物体刚浸没时底部受到水的压强是多大？水对物体施加的向上的压力是多大？

Answer 1

分析 （1）由v=$\frac{s}{t}$计算物体下降的平均速度；
（2）由物体底面积和高可得物体体积，由F_浮=ρ_液gV_排可得物体刚浸没于水中受到的浮力；
（3）由p=ρgh计算物体刚浸没时底部受到水的压强；由p=$\frac{F}{S}$计算水对物体向上的压力．

解答 解：
（1）物体高10cm，由v=$\frac{s}{t}$可得，
物体下降的平均速度：v=$\frac{h}{t}$=$\frac{0.1m}{5s}$=0.02m/s；
（2）由V=Sh和阿基米德原理可得，物体刚浸没于水中受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=F_浮=ρ_液gSh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10×10^-4_m2×0.1m=1N；
（3）物体刚浸没时底部受到水的压强：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1000Pa，
由p=$\frac{F}{S}$可得，水对物体施加的向上的压力：
F=pS=1000Pa×10×10^-4_m2=1N．
答：（1）物体刚接触水面到物体刚浸没物体下降的平均速度是0.02m/s；
（2）物体刚浸没于水中，它受到的浮力是1N；
（3）物体刚浸没时底部受到水的压强是1000Pa，水对物体拖加的向上的压力是1N．

点评 本题考查了平均速度、浮力、压强公式的应用，条件充足，只要能灵活运用公式即可计算．刚浸没时底部水对物体向上的压力还可以由压力差法计算．