Question

如圖甲所示，長(zhǎng)方體金屬塊在細(xì)繩豎直向上拉力作用下從水中開(kāi)始一直豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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．根據(jù)圖象信息可知，該金屬塊完全浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力是________N，該金屬塊的密度是________ kg/m³．

Answer 1

20    2.7×10³
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(dòng)，但未露出液面，此時(shí)金屬塊排開(kāi)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(méi)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．
（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(kāi)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．
解答：（1）當(dāng)金屬塊完全露出液面，沒(méi)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=54N．
（2）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34N，則金屬塊受到的浮力大小為：
F_浮=G-F_拉=54N-34N=20N．
∵F_浮=ρ_水v_排g，
∴金屬塊排開(kāi)水的體積（金屬塊的體積）：
V_金=V_排===0.002m³，
∵G=mg，
∴金屬塊的質(zhì)量為：m===5.4kg，
金屬塊的密度為：ρ_金===2.7×10³kg/m³．
故答案為：20；2.7×10³．
點(diǎn)評(píng)：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(guò)圖乙確定金屬塊的重力及繩子受到的拉力、會(huì)用稱重法計(jì)算出金屬塊受到的浮力．