Question

【题目】如图甲所示，拉力F通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水面上方一定高度处。 图乙是拉力F随时间t变化的关系图像。不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力， g=10 N/kg，求：

（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小；

（2）金属块的密度；

（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。

Answer 1

【答案】（1）80N（2）2.7×103kg/m3（3）5.4×103Pa

【解析】

（1）由甲图可知，n=2，不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，F=G，当金属块完全露出液面后，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，即为图中的t2-t3时刻，从乙图可知，该金属块重力为：G=2F=2×108N=216N，当金属块未露出液面时，即为图中的0-t1时刻，则2F′+F浮=G，所以金属块完全浸没在水中时受到的浮力：F浮=G-2F′=216N-2×68N=80N；

（2）根据F浮=ρ水gV排可得，金属块排开水的体积：V排= =8×10-3m3，金属块完全浸没在水中，则金属块的体积V=V排=8×10-3m3，金属块的密度为：ρ金= =2.7×103kg/m3；

（3）金属块的边长a===0.2m，则受力面积S=a2=（0.2m）2=0.04m2，金属块平放在水平地面时对地面的压强：p= =5.4×103Pa。

答：（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力80N；

（2）金属块的密度2.7×103kg/m3；

（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强5.4×103Pa。