专项突破十一 压强、浮力的综合计算
类型一 漂浮类
【方法引领】
抓“平衡”,巧突破
结合平衡状态下的受力平衡和阿基米德原理是解答此类问题的突破点。涉及压强的综合计算,应熟练掌握公式p=ρgh和p=的应用。
1. (2024·南宁期末)小明效仿曹冲称象的原理制作了一台如图所示的浮力秤。浮力秤的浮体由剪掉瓶底的圆柱形空塑料瓶拧紧瓶盖,再在盖底系上一块小铜块做成。将其倒置放入装有水、底面积为100 cm2的圆柱形容器中(水足够深且无溢出)。当浮体内未放物体时,在瓶身上与水面相平的位置标记零刻度线,之后在瓶身上均匀标记其他刻度线,左边标记的是长度值,在刻度线右侧标上相应的质量,就做成了一个简易的浮力秤。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,浮体上的最大刻度是8 cm,其底面积为50 cm2,未放被测物体时,浮力秤的总质量是150 g,求:
(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
(1)浮力秤受到的总重力;
(2)将一定质量的物体放入浮力秤中,使水面恰好上升到4 cm刻度线时,浮力秤所受浮力跟未放入物体前对比变化了多少;
(3)与浮力秤未放物体时相比,浮力秤达到最大称量时,水对容器底压强的变化量。
2. (2024·北海期末)边长为10 cm、质量为0.6 kg的正方体物体放入盛有某种液体的容器中,物体漂浮在液面上如图甲所示。求:
(1)物体的密度;
(2)物体(如图甲)漂浮时下表面的压强;
(3)若从漂浮状态用力缓慢向下压物体,发现当物体向下运动2 cm时,液面也正好上升2 cm。此时物体刚好浸没在液体中(如图乙),液体的密度是多少
3.(2024·桂林期末)小林在厨房洗苹果时观察到一个有趣的现象:分别把不同质量的苹果放入盛满水的菜盆时,从盆中溢出的水流入密封的水槽内,因菜盆受到水槽内水的浮力大小不同,导致取出苹果后,菜盆在水槽中有时能浮起来有时不能浮起来。他经过思考准备了如下器材进行“探究菜盆浮起来的条件”的实验,如图乙所示,有两个圆柱形容器A、B和材料相同、质地分布均匀的正方体木块a、b、c,其中A、B的底面积分别为SA=0.025 m2,SB=0.02 m2,B容器质量和厚度不计,高为0.1 m,木块密度为0.6×103 kg/m3,a的边长为0.1 m,将装满水的圆柱形容器B放入足够高的圆柱形空容器A内,B底部未与A紧密贴合。
(1)将木块a缓慢放入容器B的水中,稳定后,求木块a所受浮力大小;
(2)将木块a从水中取出后,发现容器B会浮起来。再将另外两个木块分别放入如图乙所示(A中没水,B中装满水)的装置中,取出木块后容器B在A容器中不一定能浮起来。若想放入木块后取出来时容器B能浮起来,木块的质量至少是多少 (假设木块不吸水,取出后木块带走水分忽略不计)
类型二 “连接体”类
【方法引领】
“隔离”与“整体”
(1)明确“连接体”中个体及整体的浮沉情况。对“连接体”中个体及整体正确受力分析。
(2)熟悉常用公式F浮=ρ液gV排、G=mg=ρVg、p=ρgh和p=。
4.(2024·钦州期末)借浮力起重是我国古代的一个创造。如图甲所示为宋朝怀丙“借浮力起重”打捞铁牛的场景:两艘大船装满泥沙,用绳索将深陷淤泥的铁牛与大船连接,不断卸掉船里的泥沙,直至铁牛从河底淤泥中被拉出来。设计模型如图乙所示,金属块A陷入淤泥内,其体积为2×10-4m3,重力为14 N。用细绳将金属块A与装有适量沙石的小船连接,卸载沙石前细绳刚好拉直且拉力为零,此时水面与船的上沿相平,小船浸在水中的体积为3 200 cm3(水未进入船内),已知船的重力为4 N,金属块A上表面距离水面40 cm。不计细绳的伸缩、质量和体积。求:
(1)图乙中金属块A上表面受到水的压强;
(2)卸载前船内沙石的重力;
(3)当小船卸载0.4 kg的沙石后,金属块A在淤泥中的位置不变,此时细绳对A的拉力;
(4)图丙中,小船有的体积露出水面,则此时船内沙石的重力。
5. (2024·崇左期末)如图,在容器中盛有适量的水,用细线向下拉着长方体物块浸没在水中。已知物块重力为1 N,上、下表面的面积均为10 cm2,且上表面距水面
30 cm;细线对物块的拉力为3 N。不计细线重力,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,求:
(1)物块在水中受到的浮力。
(2)物块下表面受到水的压力。
(3)物块的高度。
6. (2023·广西中考)人工涂抹油漆难精准且气味难闻,于是某团队设计了“智能浸泡上漆器”,如图所示,上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质量为0.2 kg,底面积为2×10-3 m2;力传感器固定且与浮杆接触但无压力;工作台固定在上漆器底部,其上表面面积为0.5 m2,高为0.1 m。将待上漆的质量分布均匀的柱体A放在工作台中央,将挡板固定在1 m高处,开始注漆,当浮杆对力传感器的压力为14 N时停止注漆,完成对柱体A的上漆。已知柱体A的质量为
500 kg,底面积为1 m2,高为0.8 m,油漆密度为1×103 kg/m3。g取10 N/kg。求:
(1)当漆面上升至0.1 m时,油漆对上漆器底部的压强;
(2)当漆面上升至0.4 m时,柱体A对工作台的压强;
(3)停止注漆时,柱体A被上漆的高度。
类型三 图象类
【方法引领】
解题的关键是“拐点”
(1)明确图象的拐点可能是物体接触或离开液面或浸没的临界点。
(2)确定物体的重力G、拉力F、排开水的体积V排以及浮力F浮。
(3)熟悉常用公式F浮=ρ液gV排、F浮=G-F拉、F浮=G、p=ρgh、p=等。
7.(2024·玉林期末)用弹簧测力计挂着一个长方体金属块,沿竖直方向缓慢浸入盛有适量水的圆柱形平底薄壁容器中,直至完全浸没(水未溢出),如图甲所示。通过实验得出金属块下表面浸入水中的深度h与其排开水的体积V排的关系如图乙所示。已知金属块的质量为0.4 kg,容器的底面积与金属块的底面积之比为5∶1,
ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)金属块所受的重力;
(2)金属块的下表面浸入水中的深度为2 cm时,弹簧测力计的示数;
(3)金属块浸没后与金属块浸入之前比较,水对容器底部的压强增加了多少。
8.(2024·南宁期末)物理兴趣小组在做浮力相关实验时,将力传感器固定在铁架台上,底面积为40 cm2的实心均匀圆柱体A通过轻质细线与力传感器相连,力传感器的示数等于细线拉力的大小。底面积为100 cm2的柱形容器B放在水平升降台上,装有30 cm深的水,如图甲所示。从某时刻开始让升降台上升使A逐渐浸入水中,力传感器的示数F与升降台上升高度h的关系如图乙所示。不计细线的伸缩,A始终保持竖直,且不吸水,整个过程无水溢出。请回答下列问题:
(1)A未入水时,求容器底部受到水的压强;
(2)当升降台上升,A浸入水中深度为5 cm时,求此时A受到的浮力;
(3)求A的密度。
9.(2024·贺州期末)如图1所示,体积可忽略不计的轻质硬杆B一端固定在容器底,一端与不吸水的实心正方体A固定。现缓慢向容器中加水,当水深为15 cm时正方体A刚好浸没,杆B受到正方体A的作用力F随注水深度变化的图象如图2所示。求:
(1)正方体A的重力;
(2)正方体A的密度;
(3)当F=0时,容器底部受到水的压强。专项突破十一 压强、浮力的综合计算
类型一 漂浮类
【方法引领】
抓“平衡”,巧突破
结合平衡状态下的受力平衡和阿基米德原理是解答此类问题的突破点。涉及压强的综合计算,应熟练掌握公式p=ρgh和p=的应用。
1. (2024·南宁期末)小明效仿曹冲称象的原理制作了一台如图所示的浮力秤。浮力秤的浮体由剪掉瓶底的圆柱形空塑料瓶拧紧瓶盖,再在盖底系上一块小铜块做成。将其倒置放入装有水、底面积为100 cm2的圆柱形容器中(水足够深且无溢出)。当浮体内未放物体时,在瓶身上与水面相平的位置标记零刻度线,之后在瓶身上均匀标记其他刻度线,左边标记的是长度值,在刻度线右侧标上相应的质量,就做成了一个简易的浮力秤。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,浮体上的最大刻度是8 cm,其底面积为50 cm2,未放被测物体时,浮力秤的总质量是150 g,求:
(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
(1)浮力秤受到的总重力;
(2)将一定质量的物体放入浮力秤中,使水面恰好上升到4 cm刻度线时,浮力秤所受浮力跟未放入物体前对比变化了多少;
(3)与浮力秤未放物体时相比,浮力秤达到最大称量时,水对容器底压强的变化量。
解:(1)浮力秤受到的总重力:G=mg=150×10-3 kg×10 N/kg=1.5 N。
(2)将一定质量的物体放入浮力秤中,使水面恰好上升到4 cm刻度线时,浮力秤排开水的体积变大,浮力秤所受浮力变大,浮力秤所受浮力跟未放入物体前对比增大了:
ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×50×4×10-6 m3=2 N。
(3)与浮力秤未放物体时相比,浮力秤达到最大称量时,增大的排水体积:
ΔV排'=50×8×10-6 m3=4×10-4 m3,
浮力秤达到最大称量时,容器中水面上升的高度:Δh===0.04m,
由于容器中水面上升,水对容器底压强增大,增大的压强:
Δp=ρgΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa。
2. (2024·北海期末)边长为10 cm、质量为0.6 kg的正方体物体放入盛有某种液体的容器中,物体漂浮在液面上如图甲所示。求:
(1)物体的密度;
(2)物体(如图甲)漂浮时下表面的压强;
(3)若从漂浮状态用力缓慢向下压物体,发现当物体向下运动2 cm时,液面也正好上升2 cm。此时物体刚好浸没在液体中(如图乙),液体的密度是多少
解:(1)正方体物体的体积为:V=(10 cm)3=1 000 cm3=1×10-3 m3,物体的密度为ρ===0.6×103 kg/m3。
(2)正方体物体的底面积为S=(10 cm)2=100 cm2=0.01 m2,漂浮时,浮力等于物体的重力,即F浮=G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N,由浮力产生的原因知,此时下表面受到的压力等于物体受到的浮力,即F=F浮=6 N,由p=知,此时物体下表面的压强为:p===600 Pa。
(3)从漂浮状态用力缓慢向下压物体,发现当物体向下运动2 cm时,液面也正好上升2 cm,此时物体刚好浸没在液体中,说明漂浮时物体浸入的深度为h=10 cm-
2 cm-2 cm=6 cm,由p=ρgh知,液体的密度为ρ液===1×103 kg/m3。
3.(2024·桂林期末)小林在厨房洗苹果时观察到一个有趣的现象:分别把不同质量的苹果放入盛满水的菜盆时,从盆中溢出的水流入密封的水槽内,因菜盆受到水槽内水的浮力大小不同,导致取出苹果后,菜盆在水槽中有时能浮起来有时不能浮起来。他经过思考准备了如下器材进行“探究菜盆浮起来的条件”的实验,如图乙所示,有两个圆柱形容器A、B和材料相同、质地分布均匀的正方体木块a、b、c,其中A、B的底面积分别为SA=0.025 m2,SB=0.02 m2,B容器质量和厚度不计,高为0.1 m,木块密度为0.6×103 kg/m3,a的边长为0.1 m,将装满水的圆柱形容器B放入足够高的圆柱形空容器A内,B底部未与A紧密贴合。
(1)将木块a缓慢放入容器B的水中,稳定后,求木块a所受浮力大小;
(2)将木块a从水中取出后,发现容器B会浮起来。再将另外两个木块分别放入如图乙所示(A中没水,B中装满水)的装置中,取出木块后容器B在A容器中不一定能浮起来。若想放入木块后取出来时容器B能浮起来,木块的质量至少是多少 (假设木块不吸水,取出后木块带走水分忽略不计)
解:(1)木块a的体积:Va=0.1×0.1×0.1 m3=0.001 m3,a的质量:ma=ρVa=0.6×
103 kg/m3×0.001 m3=0.6 kg,a的重力:Ga=mag=0.6 kg×10 N/kg=6 N,木块的密度小于水的密度,a放入B容器的水中,稳定后漂浮,所受的浮力等于自身的重力为6 N。
(2)B容器的容积:VB=SBhB,B中装满水时,水的质量:m水=ρ水VB=ρ水SBhB,
水的重力:G水=m水g=ρ水SBhBg,将木块放入B后,木块漂浮,所受的浮力与重力相等,排开水的重力等于木块的重力,即G木排=G木。取出木块后,容器B恰好能浮起时,因为B容器的质量与厚度不计,B所受的浮力等于B容器中水的重力。此时B容器内外水的高度相同设为h1,木块排开水的重力:G木排=ρ水(SA-SB)h1g,B中剩下的水的重力:G水剩=ρ水gSBh1,而G木排+G水剩=G水,则有ρ水(SA-SB)h1g+ρ水SBh1g=ρ水SBhBg,解得:h1===0.08 m,则木块排开水的重力:G木排=ρ水(SA-SB)h1g=1.0×103 kg/m3×(0.025 m2-0.02 m2)×0.08 m×10 N/kg=4 N,即木块的重力为4 N。所以木块的质量至少为m木===0.4 kg。
类型二 “连接体”类
【方法引领】
“隔离”与“整体”
(1)明确“连接体”中个体及整体的浮沉情况。对“连接体”中个体及整体正确受力分析。
(2)熟悉常用公式F浮=ρ液gV排、G=mg=ρVg、p=ρgh和p=。
4.(2024·钦州期末)借浮力起重是我国古代的一个创造。如图甲所示为宋朝怀丙“借浮力起重”打捞铁牛的场景:两艘大船装满泥沙,用绳索将深陷淤泥的铁牛与大船连接,不断卸掉船里的泥沙,直至铁牛从河底淤泥中被拉出来。设计模型如图乙所示,金属块A陷入淤泥内,其体积为2×10-4m3,重力为14 N。用细绳将金属块A与装有适量沙石的小船连接,卸载沙石前细绳刚好拉直且拉力为零,此时水面与船的上沿相平,小船浸在水中的体积为3 200 cm3(水未进入船内),已知船的重力为4 N,金属块A上表面距离水面40 cm。不计细绳的伸缩、质量和体积。求:
(1)图乙中金属块A上表面受到水的压强;
(2)卸载前船内沙石的重力;
(3)当小船卸载0.4 kg的沙石后,金属块A在淤泥中的位置不变,此时细绳对A的拉力;
(4)图丙中,小船有的体积露出水面,则此时船内沙石的重力。
解:(1)金属块A上表面距离水面40 cm=0.4 m,金属块A上表面受到水的压强:
p=ρgh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.4 m=4×103 Pa。
(2)卸载沙石前,水面与船的上沿相平,船与沙石的总重力等于浮力:
G总=F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×3 200×10-6 m3=32 N,
已知船的重力为4 N,则卸载前船内沙石的重力:G沙=G总-G船=32 N-4 N=28 N。
(3)当小船卸载0.4 kg的沙石后,总重力减小:ΔG=Δmg=0.4 kg×10 N/kg=4 N,
船与沙石所受到的浮力不变,对船进行受力分析可知,细绳对A的拉力等于细绳对船的拉力:F拉=ΔG=4 N。
(4)小船有的体积露出水面,小船排开水的体积:V排船=(1-)×3 200×10-6 m3
=1.92×10-3 m3,
金属块A和小船整体排开水的体积:V排总=V排船+VA=1.92×10-3 m3+2×10-4 m3
=2.12×10-3 m3,
金属块A和小船整体漂浮,重力之和:G=F浮总=ρ水gV排总=1×103 kg/m3×
10 N/kg×2.12×10-3 m3=21.2 N,
此时船内沙石的重力:G'沙=G-G船-GA=21.2 N-4 N-14 N=3.2 N。
5. (2024·崇左期末)如图,在容器中盛有适量的水,用细线向下拉着长方体物块浸没在水中。已知物块重力为1 N,上、下表面的面积均为10 cm2,且上表面距水面
30 cm;细线对物块的拉力为3 N。不计细线重力,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,求:
(1)物块在水中受到的浮力。
(2)物块下表面受到水的压力。
(3)物块的高度。
解:(1)浸没在水中的物块,受重力、拉力、浮力的作用而静止,由力的平衡条件可得:
F浮=G+F拉=1 N+3 N=4 N。
(2)物块上表面受到水的压强为p上=ρ水gh上=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m=3×103 Pa,水在物块上表面产生的压力为:F上=p上S=3×103 Pa×10×10-4 m2=3 N,
物块下表面受到水的压力为F下=F上+F浮=3 N+4 N=7 N。
(3)由于物块浸没在水中,物块体积即为排开水的体积,可得:
V物=V排===4×10-4 m3=400 cm3
物块的高度为h===40 cm。
6. (2023·广西中考)人工涂抹油漆难精准且气味难闻,于是某团队设计了“智能浸泡上漆器”,如图所示,上漆器由柱形硬质浮杆、力传感器、工作台、挡板等组成。浮杆的质量为0.2 kg,底面积为2×10-3 m2;力传感器固定且与浮杆接触但无压力;工作台固定在上漆器底部,其上表面面积为0.5 m2,高为0.1 m。将待上漆的质量分布均匀的柱体A放在工作台中央,将挡板固定在1 m高处,开始注漆,当浮杆对力传感器的压力为14 N时停止注漆,完成对柱体A的上漆。已知柱体A的质量为
500 kg,底面积为1 m2,高为0.8 m,油漆密度为1×103 kg/m3。g取10 N/kg。求:
(1)当漆面上升至0.1 m时,油漆对上漆器底部的压强;
(2)当漆面上升至0.4 m时,柱体A对工作台的压强;
(3)停止注漆时,柱体A被上漆的高度。
解:(1)当漆面上升至0.1 m时,油漆对上漆器底部的压强为p=ρ漆gh漆=1×103 kg/m3
×10 N/kg×0.1 m=1×103 Pa。
(2)当漆面上升至0.4 m时,柱体A排开液体的体积为V排1=SA(h1-h0)=1 m2×
(0.4 m-0.1 m)=0.3 m3,柱体A受到的浮力为F浮1=ρ漆gV排1=1×103 kg/m3×
10 N/kg×0.3 m3=3 000 N,对工作台的压力为F压=G-F浮1=mg-F浮1=500 kg×
10 N/kg-3 000 N=2 000 N,柱体A对工作台的压强:p===4000 Pa。
(3)当浮杆对力传感器的压力为14 N时,由力的相互性,力传感器对浮杆的压力FT大小为14 N,方向竖直向下,浮杆还受到重力及液体产生的浮力的作用,根据力的平衡有:F浮2=G浮杆+FT=m浮杆g+FT=0.2 kg×10 N/kg+14 N=16 N,根据阿基米德原理,浮杆排开油漆的体积为V排2===1.6×10-3 m3,则油漆的深度:h2===0.8 m,柱体A受到的浮力F浮″=ρ漆gV排'=1×103 kg/m3×10 N/kg×1 m2×(0.8 m-0.1 m)=7 000 N,此时F浮″>GA,则柱体A漂浮,浮力等于重力,故此时的V″排===0.5 m3;柱体A浸入油漆的深度:h'===0.5 m,柱体A露出的高度为0.8 m-0.5 m=0.3 m,油漆面到挡板的高度为1 m-0.8 m=0.2 m,故柱体A只能露出0.2 m的高度,则柱体A实际浸入油漆的高度为0.6 m。
类型三 图象类
【方法引领】
解题的关键是“拐点”
(1)明确图象的拐点可能是物体接触或离开液面或浸没的临界点。
(2)确定物体的重力G、拉力F、排开水的体积V排以及浮力F浮。
(3)熟悉常用公式F浮=ρ液gV排、F浮=G-F拉、F浮=G、p=ρgh、p=等。
7.(2024·玉林期末)用弹簧测力计挂着一个长方体金属块,沿竖直方向缓慢浸入盛有适量水的圆柱形平底薄壁容器中,直至完全浸没(水未溢出),如图甲所示。通过实验得出金属块下表面浸入水中的深度h与其排开水的体积V排的关系如图乙所示。已知金属块的质量为0.4 kg,容器的底面积与金属块的底面积之比为5∶1,
ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)金属块所受的重力;
(2)金属块的下表面浸入水中的深度为2 cm时,弹簧测力计的示数;
(3)金属块浸没后与金属块浸入之前比较,水对容器底部的压强增加了多少。
解:(1)金属块受到的重力为G=mg=0.4 kg×10 N/kg=4 N;
(2)由乙图知,当h=2 cm时,金属块排开水的体积:V排=20 cm3=20×10-6 m3;
受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×20×10-6 m3=0.2 N;
弹簧测力计的示数为F拉=G-F浮=4 N-0.2 N=3.8 N。
(3)由图可知,当h为5 cm之后,金属块排开水的体积不再改变,说明金属块已完全浸没,则金属块的体积为50 cm3,金属块的底面积为S金===10 cm2,
容器的底面积为:
S=5S金=5×10 cm2=50 cm2,
增加的压力等于水对金属块的浮力,则:
ΔF=F'浮=ρ水gV'排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×50×10-6 m3=0.5 N
水对容器底部增加的压强为Δp===100 Pa。
8.(2024·南宁期末)物理兴趣小组在做浮力相关实验时,将力传感器固定在铁架台上,底面积为40 cm2的实心均匀圆柱体A通过轻质细线与力传感器相连,力传感器的示数等于细线拉力的大小。底面积为100 cm2的柱形容器B放在水平升降台上,装有30 cm深的水,如图甲所示。从某时刻开始让升降台上升使A逐渐浸入水中,力传感器的示数F与升降台上升高度h的关系如图乙所示。不计细线的伸缩,A始终保持竖直,且不吸水,整个过程无水溢出。请回答下列问题:
(1)A未入水时,求容器底部受到水的压强;
(2)当升降台上升,A浸入水中深度为5 cm时,求此时A受到的浮力;
(3)求A的密度。
解:(1)A未入水时,容器底部受到水的压强为p=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×
0.3 m=3 000 Pa。
(2)A浸入水中深度为5 cm时,A受到的浮力为F浮=ρ水gV排=ρ水gSAh浸=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.004 m2×0.05 m=2 N。
(3)由图乙可知,从液面与A接触到A恰好浸没在水中,升降台上升的高度为
h升=17 cm-5 cm=12 cm,
则A的高度等于液面上升的高度,hA=h液升===20 cm=0.2 m,
则A的体积为VA=SAhA=4×10-3 m2×0.2 m=8×10-4 m3,
A的质量为mA===1.2 kg,A的密度为ρA===1.5×103 kg/m3。
9.(2024·贺州期末)如图1所示,体积可忽略不计的轻质硬杆B一端固定在容器底,一端与不吸水的实心正方体A固定。现缓慢向容器中加水,当水深为15 cm时正方体A刚好浸没,杆B受到正方体A的作用力F随注水深度变化的图象如图2所示。求:
(1)正方体A的重力;
(2)正方体A的密度;
(3)当F=0时,容器底部受到水的压强。
解:(1)由图2知,当h0=0 cm时,F0=6 N,由硬杆的质量不考虑可知,正方体A对硬杆的压力等于自身的重力,即正方体A的重力:G=F0=6 N;
(2)由图2知,当h1=5 cm时,正方体A的下表面恰好与水面接触,当容器内水的深度h2=15 cm时,正方体A刚好浸没,正方体A的边长:L=h浸=15 cm-5 cm=10 cm=0.1 m,
正方体的体积:V=L3=(0.1 m)3=1×10-3 m3,由G=mg知,正方体A的质量:m===0.6 kg,
正方体A的密度:ρ===0.6×103 kg/m3;
(3)由图2知,当h1=5 cm时正方体A的下表面恰好与水面接触,硬杆的长度L杆=
5 cm,当F=0时,正方体A受到的浮力等于正方体A的重力,即F浮=G=6 N,
由F浮=ρ液gV排知,此时正方体A排开水的体积:
V排===6×10-4 m3=600 cm3,
正方体A浸在水中的深度:h排===6 cm,
此时容器中水的深度:h=L杆+h排=5 cm+6 cm=11 cm=0.11 m,
当F=0时,容器底部受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.11 m=1 100 Pa。
