题目内容

【题目】图甲是修建造码头时用刚缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速下降的情景.图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象(取水的密度为ρ=1.0×103kg/m3 , g取10N/kg).求:
(1)长方体A的高度.
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力.
(3)长方体A的密度.

【答案】
(1)解:由图乙可知,长方体A从下底面接触水面到刚好浸没所用的时间:t=15s﹣10s=5s,

根据v= 可得,长方体A的高度:s=vt=0.3m/s×5s=1.5m;

答:长方体A的高度为1.5m.


(2)解:由图乙可知,前10s钢绳的拉力不变,等于物体A的重力,此时物体在水面以上,

所以拉力与重力是一对平衡力,则:G=F=3×104N,

10~15s,钢绳的拉力减小,是物体A从与水面接触到完全浸没,

由图可知,当A完全浸入水中时,拉力F′=1×104N,

所以石料受到的浮力:F=G﹣F′=3×104N﹣1×104N=2×104N;

答:长方体A浸没在水中后受到的浮力为2×104N.


(3)解:根据FgV可得,A的体积:

V=V= = =2m3

所以A的密度:

ρ= = = =1.5×103kg∕m3

答:长方体A的密度为1.5×103kg∕m3


【解析】(1)从图象中得出长方体A由下底面接触水面到刚好浸没所用的时间,然后然后利用v= 计算长方体A的高度.(2)分析钢绳拉力随时间t变化的图象,得出重力大小,当长方体A完全浸入后,浮力等于重力减去拉力,据此计算长方体A浸没在水中后受到的浮力;(3)求出了长方体A受到的浮力,由阿基米德原理计算出A的体积,从而计算出A的密度.

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