Question

20．如图甲所示，长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动，上升到离水面一定的高度处．图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象，根据图象信息，解答下列问题：

（1）该金属块重力为54N
（2）浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
（3）请你在丙图中画出金属块受到的浮力随时间的变化情况图，并说出各时间段变化情况的理由．

Answer 1

分析 （1）（2）分析绳子拉力随时间t变化的图象，当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动，但未露出液面，此时金属块排开水的体积不变，由阿基米德原理可知，此时的浮力不变，绳子的拉力也不变，即为图中的AB段．
当金属块完全露出液面，没有浸入水中时，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，即为图中的CD段，据此求出金属块重；由AB段和CD段计算浸没在水中的金属块受到的浮力；
（3）根据各段金属块受浮力情况画出浮力随时间的变化图象．

解答 解：由分析可知，AB段表示金属块浸没中水中上升；BC段表示金属块逐渐露出水面；CD段表示金属块完全露出水面．
（1）当金属块完全露出液面，没有浸入水中时，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，即为图中的CD段，
从图可知，该金属块重力为：G=F_拉=54N；
（2）当金属块未露出液面时，即为图中的AB段，
从图可知，此时绳子的拉力为34N，则金属块受到的浮力大小为：
F_浮=G-F_拉=54N-34N=20N；
（3）由（1）（2）可知AB段（0-t₁）金属块未露出水面，浮力为20N，CD段（t₂-t₃）金属块完全露出水面，受浮力为0，BC段（t₁-t₂）金属块受浮力逐渐减小，由此画出浮力随时间的变化图象如图所示：
．
故答案为：54；20；见上图．

点评 本题考查了重力、浮力．关键是通过图乙确定金属块的重力及绳子受到的拉力、会用称重法计算出金属块受到的浮力．