Question

某地在湖面上修建一座大桥，图甲是使用吊车向湖底投放圆柱形石料的示意图．在整个投放过程中，石料以恒定速度v=0.1m/s下降．图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图象（从开始投放到石料刚好接触湖底前）．t=0时刻吊车开始下放石料，忽略水的摩擦阻力（g取10N/㎏）．
求：（1）湖水的深度和湖底受到水的压强．
（2）圆柱形石料的密度．

Answer 1

解：（1）由图乙可知石料从接触水面到沉入水底所用的时间为120s-20s=100s，则湖水的深度为：
h=Vt=0.1m/s×100s=10m
湖底受到水的压强
P=ρ_水gh=1×10³kg/m³×10N/kg×10m=1×10⁵Pa
（2）由图乙可知石料的重力为1400N，石料浸没后钢丝绳的拉力为900N，则石料受到的浮力大小为：
F_浮=G-F_拉=1400N-900N=500N
V_石=V_排===0.05m³
ρ_石===2.8×10³kg/m³．
答：（1）湖水的深度是10米；湖底受到水的压强为1×10⁵Pa．
（2）圆柱形石料的密度为2.8×10³kg/m³．
分析：本题主要考查了四个方向的知识：（一）速度路程的计算；（二）液体压强的计算；（三）石料所受浮力大小的分析与计算；（四）密度的计算．
点评：本题的解题关键是通过图乙先分析石料的重力及钢丝绳受到的拉力，然后用称重法计算出石料受到的浮力及石料的体积，在代入密度公式计算石料的密度．