如圖所示是中國女子冰壺隊參加2010年冬奧會時的一個情景.冰壺由花崗巖鑿磨而成,質量約為19Kg,與冰道接觸的底面積約為0.02m2,冰壺的體積為8×10-3m3.(g取10N/Kg)求:
(1)冰壺對水平冰道的壓力和壓強.
(2)若將冰壺浸沒在水中,則冰壺所受水的浮力是多大?靜止時,冰壺是漂浮、懸浮還是沉底?
已知:m=19kg,S=0.02m2,V=8×10-3m3,g=10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3
求:(1)冰壺對水平冰道的壓力F和壓強p;
(2)將冰壺浸沒在水中時所受水的浮力F浮,靜止時的狀態.
解:(1)冰壺對水平冰道的壓力:
F=G=mg=19kg×10N/kg=190N,
冰壺對水平冰道的壓強:
p===9500Pa;
(2)∵冰壺完全浸沒在水中,
∴V排=V=8×10-3m3,
冰壺所受水的浮力:
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-3m3=80N,
∵F浮<G
∴在水中靜止時,冰壺沉底.
答:(1)冰壺對水平冰道的壓力為190N,壓強為9500Pa;
(2)將冰壺浸沒在水中時受水的浮力是80N,靜止時冰壺沉底.
(1)冰壺對水平冰道的壓力和自身的重力相等,根據G=mg求出其大小,再根據壓強公式求出冰壺對水平冰道的壓強;
(2)冰壺浸沒在水中時,排開水的體積和本身的體積相等,根據阿基米德原理求出受到的浮力,然后與冰壺的重力相比較即可判斷靜止時冰壺的狀態.
點評:本題考查了學生對密度公式、壓強公式、阿基米德原理的掌握和運用,記住隱含條件“在水平面上,物體對地面的壓力等于物體的重力”和“物體浸沒時排開液體的體積和本身的體積相等”.