Question

12．重力為6牛的立方體木塊，木塊下面用一段細(xì)線(xiàn)與容器底相連（容器高比細(xì)線(xiàn)與木塊邊長(zhǎng)之和大得多）．現(xiàn)向容器中慢慢加水，若細(xì)線(xiàn)中的拉力用F表示，容器中水的深度用h表示，細(xì)線(xiàn)拉力F與容器中水深h之間的關(guān)系如圖2所示．（g=10N/kg）

（1）如圖1所示，此時(shí)木塊受到的浮力為6牛．
（2）如圖2所示，木塊處于浸沒(méi)狀態(tài)的是CD（填寫(xiě)字母）
（3）如圖3所示，已知木塊體積為1分米³，此時(shí)木塊受到繩子的拉力為多少？

Answer 1

分析 （1）對(duì)物體進(jìn)行受力分析，然后根據(jù)物體漂浮，浮力等于重力解答即可；
（2）根據(jù)圖象分別對(duì)木塊在AB、BC、CD段時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行分析，并結(jié)合F_浮=ρgV_排進(jìn)行解答；
（3）求出木塊完全浸沒(méi)在水中時(shí)所受浮力大小，然后根據(jù)力的合成計(jì)算木塊受到繩子的拉力．

解答 解：
（1）由圖1可知，向容器中慢慢加水，但細(xì)線(xiàn)沒(méi)有被拉直，
此時(shí)木塊不受細(xì)繩的拉力作用，只受到浮力和重力的作用，并且處于漂浮狀態(tài)，
根據(jù)物體漂浮條件可知，此時(shí)木塊受到的浮力為F_浮=G=6N；
（2）由圖象可知，木塊從A點(diǎn)到B點(diǎn)時(shí)拉力為0，此時(shí)，木塊只受重力和浮力作用，
到B點(diǎn)時(shí)，細(xì)線(xiàn)被拉直，從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中，木塊共受到拉力、重力和浮力的作用，
隨著水的增多，木塊浸入水中的體積逐漸增大，排開(kāi)水的體積逐漸增大，根據(jù)F_浮=ρgV_排可知，所受浮力逐漸增大，拉力也逐漸增大，
到C點(diǎn)時(shí)，木塊剛好完全浸沒(méi)在水中，從C點(diǎn)到D點(diǎn)，排開(kāi)水的體積不再變化，根據(jù)F_浮=ρgV_排，所受浮力不再變化，拉力也不再變化，
綜上分析可知，木塊處于浸沒(méi)狀態(tài)的是CD段；
（3）木塊完全浸沒(méi)在水中，在排開(kāi)水的體積等于木塊的體積，即V_排=V=1dm³=1×10^-3m³，
木塊受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N，
木塊受到繩子的拉力：
F=F_浮-G=10N-6N=4N．
答：（1）6；
（2）CD；
（3）此時(shí)木塊受到繩子的拉力為4N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了浮力的大小計(jì)算和力的合成，能根據(jù)圖象分別對(duì)木塊在AB、BC、CD段時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行分析是本題的關(guān)鍵．