Question

如图所示，在水面上方离水面高为h=5m的地方有一质量M=4kg的铁箱，现将铁箱（可视为质点）由静止开始下落，在铁箱进入水中之前忽略一切阻力，浸入水中之后受到浮力作用做匀减速运动，经过5s速度减为零．（g=10m/s²）求：
（1）铁箱到达水面时的速度是多少？
（2）铁箱在水中受到的浮力是多少？

Answer 1

分析：（1）铁箱在水面上方做自由落体运动，根据v²=2gh即可求解铁箱到达水面时的速度；
（2）根据匀变速直线运动速度时间公式求出铁箱在水中运动的加速度，再根据牛顿第二定律求出浮力．

解答：解：（1）铁箱在水面上方做自由落体运动，根据v²=2gh得：
v=

2gh

=

100

=10m/s；
（2）浸入水中之后受到浮力作用做匀减速运动，则
a=

△v

△t

0-10

5

=-2m/s2
根据牛顿第二定律得：
mg-F_浮力=ma
解得：F_浮力=mg-ma=40+8=48N；
答：（1）铁箱到达水面时的速度是10m/s；
（2）铁箱在水中受到的浮力是48N．

点评：本题主要考查了匀变速直线运动基本公式及牛顿第二定律的直接应用，难度不大，属于基础题．