如图所示．密度为5×103千克/米3，边长为0.2米均匀正方体甲和底面积为9×10-2米2的薄壁柱形容器乙放在水平面上，乙容器足够高，内盛有0.1米深的水．（1）求甲的质量m甲；（2）求水对乙容

Question

如图所示．密度为5×10³千克/米³，边长为0.2米均匀正方体甲和底面积为9×10^-2米²的薄壁柱形容器乙放在水平面上，乙容器足够高，内盛有0.1米深的水．

（1）求甲的质量m_甲；
（2）求水对乙容器底部的压强p_乙；
（3）现将甲浸入水中，求水对乙容器底部压强增加量△p_乙．

Answer 1

（1）根据ρ=(m)/(V)可得甲的质量：
m_甲=ρ_甲V_甲=5×10³kg/m³×（0.2m）³=40kg；
（2）水对乙容器底部的压强：p_乙=ρ_水gh_水=1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1000pa．
（3）原来水的体积：V_水=S_容h_水=9×10^-2m²×0.1m=9×10^-3m³，
将甲浸入水中，由于甲的密度大于水的密度，故甲只能沉底．
正方体甲的底面积：S_甲=a²=（0.2m）²=4×10^-2m²，
正方体甲的高为0.2m，当水恰好能够淹没正方体甲时，如图1，

则需要水的体积为：V_水′=（S_容-S_甲）h_甲=（9×10^-2m²-4×10^-2m²）×0.2m=1×10^-2m³，
9×10^-3m³<1×10^-2m³，即V_水<V_水′，所以水不能淹没正方体甲，如图2，
此时水的深度：h_水′=(V水)/(S容-S甲)=(9×10-3m3)/(9×10-2m2-4×10-2m2)=0.18m，
则水面上升的高度：△h=h_水′-h_水=0.18m-0.1m=0.08m，
水对容器底部压强增大量：△p_乙=ρ_水g△h=1×10³kg/m³×10N/kg×0.08m=800pa．
答：（1）甲的质量m_甲是40kg；
（2）水对乙容器底部的压强p_乙为1000pa；
（3）现将甲浸入水中，求水对乙容器底部压强增加量△p_乙为800pa．