Question

【题目】如图甲所示，正方体金属块在钢丝绳拉力作用下，从水中匀速缓慢上升，直至完全离开水面（金属块上所带水的重力影响可忽略不计）。图乙是钢丝绳拉力F随时间t变化的图象。求：

（1）金属块底面在深度为2m时受到水的压强；

（2）金属块浸没在水中时受到的浮力；

（3）金属块的体积；

（4）金属块完全离开水面后拉力的功率。

Answer 1

【答案】（1）2×104Pa；（2）1.0×104N；（3）1m3；（4）2.7×102W．

【解析】

（1）利用即可求出压强；

（2）分析钢绳拉力随时间t变化的图象，石料以恒定的速度下降，当石块没有浸入水中时，拉力等于重力，当石块完全浸入后，浮力等于重力减去拉力，据此求出石料受到的浮力；

（3）根据阿基米德原理求石料排开水的体积（石料的体积）；

（4）分析钢绳拉力随时间t变化的图象，得出从金属块开始露出水面到完全离开水面时的时间和升高的高度，据此求出速度；利用可求得拉力的功率。

解答：（1）金属块底面受到的压强：；

（2）由图象可知：在空气中受到的拉力F1=2.7×104N，浸没在水中受到的拉力F2=1.7×104N，金属块受到的浮力；

（3）根据，石料的体积

（4）由图象可知：金属块完全离开水面后拉力F1=2.7×104N，从金属块开始露出水面到完全离开水面，根据V=1m3可知：金属块的边长为1m，所以升高的为1m，则金属块上升速度为所以根据可知：金属块完全离开水面后功率为。

答：（1）金属块底面在深度为2m时受到水的压强为2×104Pa；

（2）金属块浸没在水中时受到的浮力为1.0×104N；

（3）金属块的体积为1m3；

（4）金属块完全离开水面后拉力的功率为2.7×102W。