Question

15．如圖甲所示，長方體金屬塊在細(xì)繩豎直向上拉力作用下，從水中開始一直豎直向上做勻速直線運(yùn)動，上升到離水面一定的高度處．圖乙是繩子拉力F隨時(shí)間t變化的圖象，取g=10N/kg．根據(jù)圖象信息，下列判斷正確的是（　　）

• A． 該金屬塊重力的大小為136N
• B． 浸沒在水中的金屬塊受到的浮力大小是136N
• C． 在t₁至t₂時(shí)間段金屬塊在水中受到的浮力逐漸增大
• D． 該金屬塊的密度是7.8×10³kg/m³

Answer 1

分析 （1）分析繩子拉力隨時(shí)間t變化的圖象，當(dāng)金屬塊從水中一直豎直向上做勻速直線運(yùn)動，但未露出液面，此時(shí)金屬塊排開水的體積不變，由阿基米德原理可知，此時(shí)的浮力不變，繩子的拉力也不變，即為圖中的AB段．
（2）當(dāng)金屬塊完全露出液面，沒有浸入水中時(shí)，金屬塊不受浮力，此時(shí)拉力等于重力，即為圖中的CD段，據(jù)此求出金屬塊重．來判斷A是否符合題意．
（3）當(dāng)金屬塊未露出液面時(shí)，拉力等于重力減去浮力，據(jù)此求金屬塊受到的浮力，再根據(jù)阿基米德原理求金屬塊排開水的體積（金屬塊的體積），知道金屬塊的重，利用重力公式求金屬塊的質(zhì)量，最后利用密度公式求金屬塊的密度．來判斷B、D是否符合題意．
（4）首先判斷拉力的在t₁至t₂時(shí)間段內(nèi)的變化，再利用公式F_浮=G-F_拉判斷浮力的變化，來判斷C是否符合題意．

解答 解：A、當(dāng)金屬塊完全露出液面，沒有浸入水中時(shí)，金屬塊不受浮力，此時(shí)拉力等于重力，即為圖中的CD段，
從圖可知，該金屬塊重力為：G=F_拉=156N，故A錯(cuò)誤；
B、當(dāng)金屬塊未露出液面時(shí)，即為圖中的AB段，
從圖可知，此時(shí)繩子的拉力為136N，則金屬塊受到的浮力大小為：
F_浮=G-F_拉=156N-136N=20N，故B錯(cuò)誤；
C、從圖可知，繩子的拉力在t₁至t₂時(shí)間段內(nèi)逐漸的變大，則由公式F_浮=G-F_拉可知，
金屬塊的重力不變，而拉力逐漸的變大，所以浮力逐漸變小，故C錯(cuò)誤；
D、由F_浮=ρ_水V_排g可知：
金屬塊排開水的體積（金屬塊的體積）：
V_金=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{20N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.002m³，
則由G=mg=ρVg得金屬塊的密度為：
ρ_金=$\frac{G}{{V}_{金}g}$=$\frac{156N}{0.002{m}^{3}×10N/kg}$=7.8×10³kg/m³，故D正確．
故選D．

點(diǎn)評 本題考查了重力、浮力、質(zhì)量、密度的計(jì)算，以及阿基米德原理，關(guān)鍵是公式和公式變形的應(yīng)用，難點(diǎn)是通過圖乙確定金屬塊的重力及繩子受到的拉力、會用稱重法計(jì)算出金屬塊受到的浮力．