题目内容

15.为了给立方体工件表面均勻地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图中甲所示.工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示.小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的,老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了.
(1)从图象分析可知,工件重力多少N?
(2)求C点所对应状态下,工件所受的浮力及油对工件下底面的压强.(不考虑大气压强)

分析 (1)由图可知AC段为一次函数,通过B、C两端的坐标表示函数的表达式,当h=0时表示物体的重力;
(2)图乙中,h≥0.5m时,力F的大小不再发生变化,而对木块受力分析知:力F和木块的重力之和等于木块受到的浮力;
工件下表面受到的压力由图象知,C点所对应状态,即工件刚好完全浸入h=0.5m,即立方体工件边长是0.5m,求出底面积,利用压强公式求下表面受到的压强.

解答 解:
(1)由图可知AC段为一次函数,设为h=kF+b上的一点,函数过B(0,0.2)和C(600,0.5)两点,
则0.2=b,0.5=600k+b,
解得:k=5×10-4,b=0.2,即h=5×10-4F+0.2,
当h=0时,解得F=-400,它表示的量就是工件受到的重力即G=400N;
(2)C点处受力分析得:力F和木块的重力之和等于工件受到的浮力,
所以F浮=G+FC=400N+600N=1000N.
工件下表面受到的压力F=F浮=1000N,
由图象知,C点所对应状态,即工件刚好完全浸入h=0.5m,即立方体工件边长是0.5m.
底面积S=(0.5m)2=0.25m2,
下表面受到的压强:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1000N}{0.25{m}^{2}}$=4000Pa.
答:(1)从图象分析可知,工件重力400N;
(2)C点所对应状态下,工件所受的浮力及油对工件下底面的压强为1000N、4000Pa.

点评 本题考查了工件重力和浮力的计算,关键是利用数学知识得出力F与h的大小关系式,对学生的读图能力要求较高

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