Question

12．杭州湾大桥目前是世界上最长的跨海大桥，大桥在水下施工时，要向水中沉放大量的施工构件．现将边长2m的正方体沉入水中，在下沉过程中，其下表面到水面的距离为h（如图甲），钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化，如图乙所示．其中反映浮力随h变化图线的是②（填序号），该物体的重力为1.6×10⁵N （水的密度为1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）先分析构件下沉过程中，排开水的体积变大，因此构件受到的浮力变大，当构件排开水的体积不变时，构件受到的浮力也不再改变，而钢丝绳的拉力等于构件的重力减去浮力，即钢丝绳对构件拉力先减小后不变，找出符合浮力变化的图象；
（2）根据浮力与液体的密度和排开水的体积有关进行分析得出，当构件全部淹没时，排开水的体积最大，则构件受到的浮力最大．

解答 解：（1）由图甲可知，物体在浸入水中的过程是排开的水的体积变大，所以浮力逐渐变大，
当物体浸没后排开水的体积不变，所以浮力不变；因此图乙中反映F_浮随h变化的图线是②；
（2）由图乙可知，当物体浸没后所受的拉力
F=F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×（2m）³=8.0×10⁴N，
物体浸没后，在缓缓沉入的过程中，所受的拉力与浮力大小之和等于物体的重力．  
G=F+F_浮=2×8.0×10⁴N=1.6×10⁵N．
故答案为：②；1.6×10⁵．

点评 本题注意涉及速度公式的计算和浮力大小的变化，本题具有一定的难度需要学生灵活的运用相应的知识．