(2014?合肥模拟)如图所示,一边长为10cm的正方体物块浸没在水中时,其上表面距离水面为15cm,求:(1)

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-17
如图所示,一边长为10cm的正方体物块浸没在水中,上表面距水面5cm,求:(1)水对这个正方体物块上表面和

(1)正方体上表面所处的深度:h上=5cm=0.05m,正方体上表面受到水的压强:p上=ρgh上=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;正方体一个面的表面积S=L2=(10cm)2=100cm2=0.01m2.由p=FS得:正方体上表面受到水的压力:F上=p上S=500Pa×0.01m2=5N;正方体下表面所处的深度:h下=h上+L=5cm+10cm=15cm=0.15m,正方体下表面受到水的压强:p下=ρgh下=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;由p=FS得:正方体上表面受到水的压力:F下=p下S=1500Pa×0.01m2=15N;(2)∵F下>F上,∴正方体上、下表面受到水的压力差:△F=F下-F上=15N-5N=10N,方向同F下一致,即为竖直向上.(3)正方体的体积:V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3,物体受到的浮力:F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,∵F浮=△F,∴浮力大小等于物体在液体中上、下表面受到水的压力差.答:(1)水对这个正方体物块上表面和下表面的压力分别为5N、15N;(2)正方体物块在液体中所受压力的合力的大小为10N,合力的方向是竖直向上.(3)利用阿基米德原理算出正方体物块所受浮力大小为10N;物块在液体中所受压力的合力就是浮力.

(1)根据压力随时间变化的关系图象可知木块静止时对地面的压力F=6N,则G=F=6N,重力所做的功W=Gh=6N×3m=18J;故A错误;(2)由图象可知,木块撞击地面时的最大压力F最大=36N,s=10cm×10cm=100cm2=1×10-2m2,则木块对地面的最大压强:p最大=F最大S=36N1×10?2m2=3.6×103Pa;故B正确;(3)木块的体积V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10-3m3,木块的质量m=Gg=6N10N/kg=0.6kg,木块的密度ρ=mV=0.6kg1×10?3m3=0.6×103kg/m3<ρ水,∴该物块投入水中静止时漂浮于水面.故C正确;(4)一个木块从高处下落的过程中,木块的重力势能转化成动能(不计空气阻力).故D正确.故选A.

(1)正方体上表面所处的深度:
h=15cm=0.15m,
正方体上表面受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(2)由题意知,正方体木块浸没在水中时排开水的体积等于它本身的体积,
即V=V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10-3m3
正方体物块浸没在水中时受到的浮力:
F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N,
过木块重心沿竖直向上的方向画一条带箭头的线段,用符号F表示,大小为0N,如下图所示:

答:(1)物块上表面受到水的压强为15000Pa;
(2)正方体物块浸没在水中时所受到的浮力示意图如解答图所示.

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