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2.如圖甲所示,一個邊長為1m的正方體靜止在湖底,上表面離水面深度為h.現用一根粗細和重力不計的繩子,將該物體從水底豎直向上拉,直至完全拉出水面,在整個拉動過程中物體始終保持勻速運動,拉力的大小隨時間變化的關系如圖乙所示.(g取10N/kg,ρ湖水=1.0×103kg/m3)求:

(1)物體在露出水面前受到水的浮力是多少?
(2)物體在露出水面前受到繩子的拉力是多少N?

分析 (1)知道正方體的邊長可求體積,物體在露出水面前排開水的體積和自身的體積相等,根據阿基米德原理求出受到的浮力;
(2)物體在露出水面前受到豎直向上的繩子的拉力和浮力、豎直向下重力作用處于平衡狀態(tài),根據圖象可知物體露出水面后繩子的拉力即為物體的重力,然后求出繩子的拉力.

解答 解:(1)正方體的體積:
V=L3=(1m)3=1m3,
因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等,
所以,物體在露出水面前受到的浮力:
F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=104N;
(2)物體在露出水面前受到豎直向上的繩子的拉力和浮力、豎直向下重力作用處于平衡狀態(tài),
由三力平衡可得:F+F=G,
由圖乙可知,物體露出水面后繩子的拉力即物體的重力G=3×104N,
則物體露出水面前繩子的拉力:
F=G-F=3×104N-104N=2×104N.
答:(1)物體在露出水面前受到水的浮力是104N;
(2)物體在露出水面前受到繩子的拉力是2×104N.

點評 本題考查了阿基米德原理和繩子拉力的計算,從圖象中讀出物體露出水面后繩子的拉力即物體的重力是關鍵.

練習冊系列答案
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(3)選用兩支完全一樣的蠟燭是為了比較像和物的大小關系.
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