Question

9．如图所示，质量为3×10⁴kg的鲸静止在海里，g取10N/kg．海水密度不变．
（1）在方框内画出此时鲸的受力示意图（以点代替鱼鲸）．
（2）求此时鲸受到的浮力大小．
（3）鲸在下潜过程中，海水的压力会让鲸的胸腔塌陷，使鲸体积逐渐变小，分析鲸在下潜过程中所受浮力的变化．

Answer 1

分析 （1）（2）对此时的鲸进行受力分析，根据二力平衡求出此时鲸受到的浮力大小；然后按照力的示意图的画法画出其受力示意图；
（3）浮力的大小与液体的密度与排开液体的体积有关，根据F_浮=ρ_液gV_排分析即可解答．

解答 解：（1）（2）由图可知，鲸静止在海水中，处于悬浮状态，则鲸鱼受到的重力和浮力是一对平衡力，大小相等，即F_浮=G=mg=3×10⁴kg×10N/kg=3×10⁵N，过鲸鱼的重心，分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段，并分别用G和F_浮表示，如图所示：

（3）鲸在下潜过程中，海水的密度一定，但海水的压力会让鲸的胸腔塌陷，使鲸体积逐渐变小，即鲸鱼排开海水的体积变小，根据F_浮=ρ_液gV_排可知，鲸在下潜过程中所受浮力变小．
故答案为：
（1）见解答图；
（2）此时鲸受到的浮力为3×10⁵N；
（3）鲸在下潜过程中，海水的密度一定，但海水的压力会让鲸的胸腔塌陷，使鲸体积逐渐变小，即鲸鱼排开海水的体积变小，根据F_浮=ρ_液gV_排可知，鲸在下潜过程中所受浮力变小．

点评 此题以鲸鱼为研究对象，综合考查了力的示意图的画法、浮力的大小计算和阿基米德原理，知道浮力的大小与液体的密度与排开液体的体积有关是解答此题的关键．