30. 如图23所示,一个质量为0.5kg,边长为0.1m的正方体物块静止浮在水面。求:
(1)物块所受浮力;
(2)物块下表面所受水的压强。

(1)物块所受浮力;
(2)物块下表面所受水的压强。
答案
【解析】:
(1) 因为物块漂浮,根据漂浮条件$F_{浮}=G$,$G = mg$($m = 0.5kg$,$g = 10N/kg$),则$F_{浮}=mg=0.5kg\times10N/kg = 5N$。
(2) 根据浮力产生的原因$F_{浮}=F_{向上}-F_{向下}$,物块上表面受到水的压力$F_{向下}=0$(上表面与水面相平),所以$F_{向上}=F_{浮}=5N$。
物块下表面面积$S = a^{2}=(0.1m)^{2}=0.01m^{2}$,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,$F = F_{向上}=5N$,$S = 0.01m^{2}$,则$p=\frac{F_{向上}}{S}=\frac{5N}{0.01m^{2}} = 500Pa$。
【答案】:
(1) $5N$
(2) $500Pa$
(1) 因为物块漂浮,根据漂浮条件$F_{浮}=G$,$G = mg$($m = 0.5kg$,$g = 10N/kg$),则$F_{浮}=mg=0.5kg\times10N/kg = 5N$。
(2) 根据浮力产生的原因$F_{浮}=F_{向上}-F_{向下}$,物块上表面受到水的压力$F_{向下}=0$(上表面与水面相平),所以$F_{向上}=F_{浮}=5N$。
物块下表面面积$S = a^{2}=(0.1m)^{2}=0.01m^{2}$,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$,$F = F_{向上}=5N$,$S = 0.01m^{2}$,则$p=\frac{F_{向上}}{S}=\frac{5N}{0.01m^{2}} = 500Pa$。
【答案】:
(1) $5N$
(2) $500Pa$
31. 如图24所示为某种型号潜水艇,其体积为$5×10^{3}m^{3}$,海水密度近似取$1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10N/kg。求:
(1)它在潜入水下执行任务时所受浮力;
(2)当它潜入水下200m时,它的一个面积为$1.2m^{2}$的舱盖所受海水的压强和压力。
(1)它在潜入水下执行任务时所受浮力;
(2)当它潜入水下200m时,它的一个面积为$1.2m^{2}$的舱盖所受海水的压强和压力。
答案
【解析】:
(1)潜水艇潜入水下执行任务时,排开海水的体积$V_{排}=V = 5×10^{3}m^{3}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,其中$\rho_{液}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,$g = 10N/kg$,$V_{排}=5×10^{3}m^{3}$,可得:
$F_{浮}=\rho_{海水}gV_{排}=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×5×10^{3}m^{3}=5×10^{7}N$。
(2)当潜水艇潜入水下$h = 200m$时,根据液体压强公式$p=\rho_{液}gh$,可得舱盖所受海水的压强:
$p=\rho_{海水}gh=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×200m = 2×10^{6}Pa$。
由$p=\frac{F}{S}$可得,舱盖所受海水的压力$F = pS$,已知$S = 1.2m^{2}$,$p = 2×10^{6}Pa$,则:
$F=pS=2×10^{6}Pa×1.2m^{2}=2.4×10^{6}N$。
【答案】:(1)$5×10^{7}N$;(2)$2×10^{6}Pa$;$2.4×10^{6}N$
(1)潜水艇潜入水下执行任务时,排开海水的体积$V_{排}=V = 5×10^{3}m^{3}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,其中$\rho_{液}=1.0×10^{3}kg/m^{3}$,$g = 10N/kg$,$V_{排}=5×10^{3}m^{3}$,可得:
$F_{浮}=\rho_{海水}gV_{排}=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×5×10^{3}m^{3}=5×10^{7}N$。
(2)当潜水艇潜入水下$h = 200m$时,根据液体压强公式$p=\rho_{液}gh$,可得舱盖所受海水的压强:
$p=\rho_{海水}gh=1.0×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg×200m = 2×10^{6}Pa$。
由$p=\frac{F}{S}$可得,舱盖所受海水的压力$F = pS$,已知$S = 1.2m^{2}$,$p = 2×10^{6}Pa$,则:
$F=pS=2×10^{6}Pa×1.2m^{2}=2.4×10^{6}N$。
【答案】:(1)$5×10^{7}N$;(2)$2×10^{6}Pa$;$2.4×10^{6}N$
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