Question

20．為了給立方體工件表面均勻地涂上某種油，需要用豎直向下的力F把漂浮在油面上的工件緩緩地壓入油內(nèi)，如圖甲所示．工件的下底面與油面的距離為h，力F與h的大小關(guān)系如圖乙所示．小科覺得圖中CB的延長線BA段是沒有意義的，老師告訴他，力F為負(fù)值時，表明它的方向與原來的方向相反了．
（1）分析BC段：隨著h的增大，工件所受的浮力大小將變大，油對工件下底面的壓強(qiáng)大小將變大（填“變大”、“變小”或“不變”）；
（2）若A點(diǎn)的坐標(biāo)為（-a，0），則a=400．從圖象分析，a表示了工件一個物理量的值，這個量就是工件重力；
（3）求C點(diǎn)所對應(yīng)狀態(tài)下，工件所受的浮力為1000N．油對工件下底面的壓強(qiáng)為4000Pa．（不考慮大氣壓強(qiáng)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)浮力公式F_浮=ρ_油gV_排和壓強(qiáng)公式p=ρ_油gh，用控制變量法，F(xiàn)與V_排有關(guān)，p隨h的減小而減小可判斷；
（2）由圖乙中坐標(biāo)系，可得到a的值，它表示工件與油面的距離為0時，工件受到的豎直向上的拉力，即等于自身受到的重力；
（3）圖乙中，h≥0.5m時，力F的大小不再發(fā)生變化，而對木塊受力分析知：力F和木塊的重力之和等于木塊受到的浮力，當(dāng)力F不再發(fā)生變化時，也就說明了木塊所受浮力不再發(fā)生變化，即沒入油中；那么立方體木塊的棱長正好為0.5m．
首先，計算出木塊受到的浮力，即木塊下表面受到的液體的壓力（依據(jù)：浮力產(chǎn)生的原因），而受力面積為棱長的平方，根據(jù)壓強(qiáng)定義式即可得解．

解答 解：（1）隨著h的增大，工件排開油的體積也隨之增大，根據(jù)浮力公式F_浮=ρ_油gV_排受到的浮力將變大；
根據(jù)壓強(qiáng)公式p=ρ_油gh可知油對工件下底面的壓強(qiáng)也增大．
（2）由圖乙坐標(biāo)系，可知道A是一次函數(shù)為h=kF+b上的一點(diǎn)，函數(shù)過（0，0.2）和（600，0.5）兩點(diǎn)，所以，函數(shù)為h=5×10^-4F+0.2；
當(dāng)h=0時，解得F=-400；則a=400，它表示的量就是工件受到的重力．
（3）圖乙中，h≥0.5m時，力F的大小不再發(fā)生變化，而對木塊受力分析知：力F和木塊的重力之和等于木塊受到的浮力，當(dāng)力F不再發(fā)生變化時，也就說明了木塊所受浮力不再發(fā)生變化，即沒入油中；那么立方體木塊的棱長正好為0.5m．
所以C點(diǎn)處，F(xiàn)_浮=G+F_C=400N+600N=1000N；
根據(jù)浮力的產(chǎn)生原因可知：油對工件下底面的壓力F=F_浮，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{{F}_{浮}}{S}$=$\frac{1000N}{（0.5m）^{2}}$=4000Pa．
故答案為：（1）變大；變大；（2）400；重力；（3）1000；4000．

點(diǎn)評 本題考查壓力、浮力的計算，能熟練運(yùn)用公式計算；關(guān)鍵是正確讀圖，知道圖中各點(diǎn)表達(dá)的信息，考查了學(xué)生的讀圖能力．