试题

如图所示，棱长为10厘米的正方体铁块浸没在水中，上表面与水面平行，距水面50厘米，计算下列各题（均要写出计算过程）
（1）铁块上表面受到水的压强

p

1

=，压力

F

1

=．
（2）铁块下表面受到水的压强

p

2

=，压力

F

2

=．
（3）铁块上、下表面受到水的压力差大小F=，方向．
（4）根据阿基米德原理，铁块受到水的浮力F_浮=．
（5）比较上面（3）和（4）结论可得：铁块受到水的压力差FF_浮．

解：（1）铁块的上、下表面的面积为：
S=L×L=0.1m×0.1m=0.01m²
铁块上表面受到的液体向下的压强为：
p₁=ρgh₁=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×0.5m=4900Pa
F₁=p₁S=4900Pa×0.01m²=49N，方向竖直向下．
（2）铁块下表面受到的液体向上的压强为：
p₂=ρgh₂=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×0.6m=5880Pa
F₂=p₂S=5880Pa×0.01m²=58.8N，方向竖直向上．
（3）铁块上、下表面受到水的压力差大小F
F_浮=F₂-F₁=58.8N-49N=9.8N，方向竖直向上．
（4）因为铁块全部浸没，所以V_排=V_物，
则V_排=L×L×L=0.1m×0.1m×0.1m=0.001m³，
浮力的大小为：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×0.001m³=9.8N．
（5）经计算可得铁块受到水的压力差F=F_浮．
故答案为：（1）4900Pa；49；（2）5880Pa；58.8；（3）9.8N；竖直向上；（4）9.8N；（5）=．