Question

如圖（1）所示，邊長(zhǎng)為10cm的立方體木塊A通過(guò)細(xì)線與圓柱形容器底部相連，容器中液面與A上表面齊平．從打開(kāi)容器底部的抽液機(jī)勻速向外排液開(kāi)始計(jì)時(shí)，細(xì)線中拉力F隨時(shí)間t的變化圖像如圖（2）所示．木塊密度ρ = 0.5×10³kg/m³，容器底部面積為200cm²，g = 10N/kg．下列說(shuō)法中正確的是

A．隨著液體的排出，木塊受到的浮力不斷減小

B．容器中的液體是酒精

C．抽液機(jī)每秒鐘排出液體的質(zhì)量是10g

D．第 30 s 時(shí)，木塊露出液面的高度是 2cm

 

Answer 1

【答案】

C。

【解析】A中隨著液體的排出，液面下降，浮力減小，繩子的拉力減小，但減小到0以后，再隨著液體的排出，木塊所受到的浮力就不變了，故A是不對(duì)的；

B中的液體是不是酒精，要通過(guò)計(jì)算說(shuō)明；該題有明顯的兩種情況，首先是當(dāng)t=0時(shí)，A與液面的上表面相平，此時(shí)A受到重力、繩子的拉力及液體對(duì)它的浮力的作用，故存在平衡關(guān)系：F_浮=G+F_拉，因?yàn)槟緣K的重力G=ρ_木gV=0.5×10³kg/m³×10N/kg×(0.1m)³=5N，故木塊受到的浮力F浮=5N+5N=10N，則由阿基米德原理得ρ_液==1.0×10³kg/m³，看來(lái)這種液體是水，故B是不對(duì)的；

在C中欲判斷每秒排出的液體的質(zhì)量，還要看第二種情況，即當(dāng)繩子的拉力為0時(shí)的情況，此時(shí)木塊漂浮，F(xiàn)_浮′=G=5N，此時(shí)排開(kāi)液體的體積V′==0.5×10^－3m³，木塊浸入液體中的深度為h==0.05m；故排出液體的質(zhì)量m排=ρ液gV排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×(200－100)×5×10^－6m³=5kg；排出液體的時(shí)間為50s，故每秒鐘排出液體的質(zhì)量是10g，C是正確的；

對(duì)于D來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)?0s時(shí)，繩子的拉力為2N，浮力為2N+5N=7N，此時(shí)排開(kāi)液體的體積為0.7×10^－3m³，露出液面的體積為0.3×10^－3m³，故露出液面的高度為=0.03m=3cm，故D是不對(duì)的。

考點(diǎn)：二力平衡、浮力及阿基米德原理的綜合計(jì)算。