Question

【題目】如圖甲所示，長方體金屬塊在細繩拉力作用下，在水中和水面的上的情景，圖乙是繩子拉力F隨時間t變化的圖象，根據圖象信息，解答下列問題：

(1)圖乙中AB段反映金屬塊所受的浮力大小與物體_____無關，BC段與甲圖中對應的過程是_____選填“M到N”、“N到P”、“P到N”或“P到Q”；

(2)浸沒在水中的金屬塊受到的浮力大小是_____N；

(3)請你在圖丙中畫出金屬塊受到的浮力F浮隨時間t(0~t2)時間內的變化情況圖象。

（________）

Answer 1

【答案】浸沒深度 N到P 20

【解析】

(1)[1][2]圖乙中縱坐標表示繩子的拉力，橫坐標表示時間，AB段說明繩子的拉力F大小與時間無關，根據F浮=G-F可知，AB段(0-t1)金屬塊所受浮力大小不變，由阿基米德原理可知：物體排開液體的體積不變，這個階段物體由M到N，所以，圖乙中AB段反映金屬塊所受的浮力大小與物體浸沒深度無關；BC段，物體所受拉力隨時間的變化而增大，說明這個階段物體受到浮力逐漸減小，由阿基米德原理知：物體排開液體的體積逐漸減小，所以，BC段與甲圖中對應的過程是N到P。

(2)[3]AB段物體受到的拉力為30N保持不變，這個階段物體浸沒在水中；CD段拉力保持50N不變，對應的過程由P到Q，物體的重力等于拉力，G=50N，所以，浸沒在水中的金屬塊受到的浮力

F浮=G-F=G=50N-30N=20N

(3)[4] (0-t1)時間物體受到的浮力不變，(t1-t2)時間物體受到的浮力逐漸減小，且

F浮=ρ水gV排═ρ水gS底(l-x)=ρ水gS底(l-vt)

l為長方體的高，x=vt表示金屬塊在這過程中上升的距離，S底為金屬塊的橫截面積，ρ水gS底為常數，金屬塊受到的浮力F浮與t成一次函數關系。由此畫出金屬塊受到的浮力F浮隨時間t(0～t2時間內)的變化情況圖象，如圖所示：