Question

【題目】如圖甲所示，拉力F通過滑輪組，將正方體金屬塊從水中勻速拉出至水面上方一定高度處。 圖乙是拉力F隨時間t變化的關系圖像。不計動滑輪的重力、摩擦及水和空氣對金屬塊的阻力， g=10 N/kg，求：

（1）金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力大小；

（2）金屬塊的密度；

（3）如果直接將金屬塊平放在水平地面上，它對地面的壓強大小。

Answer 1

【答案】（1）80N（2）2.7×103kg/m3（3）5.4×103Pa

【解析】

（1）由甲圖可知，n=2，不計動滑輪的重力、摩擦及水和空氣對金屬塊的阻力，F=G，當金屬塊完全露出液面后，金屬塊不受浮力，此時拉力等于重力，即為圖中的t2-t3時刻，從乙圖可知，該金屬塊重力為：G=2F=2×108N=216N，當金屬塊未露出液面時，即為圖中的0-t1時刻，則2F′+F浮=G，所以金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力：F浮=G-2F′=216N-2×68N=80N；

（2）根據F浮=ρ水gV排可得，金屬塊排開水的體積：V排= =8×10-3m3，金屬塊完全浸沒在水中，則金屬塊的體積V=V排=8×10-3m3，金屬塊的密度為：ρ金= =2.7×103kg/m3；

（3）金屬塊的邊長a===0.2m，則受力面積S=a2=（0.2m）2=0.04m2，金屬塊平放在水平地面時對地面的壓強：p= =5.4×103Pa。

答：（1）金屬塊完全浸沒在水中時受到的浮力80N；

（2）金屬塊的密度2.7×103kg/m3；

（3）如果直接將金屬塊平放在水平地面上，它對地面的壓強5.4×103Pa。