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20.为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示.工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示.小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的,老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了.
(1)分析BC段:随着h的增大,工件所受的浮力大小将变大,油对工件下底面的压强大小将变大(填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)若A点的坐标为(-a,0),则a=400.从图象分析,a表示了工件一个物理量的值,这个量就是工件重力;
(3)求C点所对应状态下,工件所受的浮力为1000N.油对工件下底面的压强为4000Pa.(不考虑大气压强)

分析 (1)根据浮力公式FgV和压强公式p=ρgh,用控制变量法,F与V有关,p随h的减小而减小可判断;
(2)由图乙中坐标系,可得到a的值,它表示工件与油面的距离为0时,工件受到的竖直向上的拉力,即等于自身受到的重力;
(3)图乙中,h≥0.5m时,力F的大小不再发生变化,而对木块受力分析知:力F和木块的重力之和等于木块受到的浮力,当力F不再发生变化时,也就说明了木块所受浮力不再发生变化,即没入油中;那么立方体木块的棱长正好为0.5m.
首先,计算出木块受到的浮力,即木块下表面受到的液体的压力(依据:浮力产生的原因),而受力面积为棱长的平方,根据压强定义式即可得解.

解答 解:(1)随着h的增大,工件排开油的体积也随之增大,根据浮力公式FgV受到的浮力将变大;
根据压强公式p=ρgh可知油对工件下底面的压强也增大.
(2)由图乙坐标系,可知道A是一次函数为h=kF+b上的一点,函数过(0,0.2)和(600,0.5)两点,所以,函数为h=5×10-4F+0.2;
当h=0时,解得F=-400;则a=400,它表示的量就是工件受到的重力.
(3)图乙中,h≥0.5m时,力F的大小不再发生变化,而对木块受力分析知:力F和木块的重力之和等于木块受到的浮力,当力F不再发生变化时,也就说明了木块所受浮力不再发生变化,即没入油中;那么立方体木块的棱长正好为0.5m.
所以C点处,F=G+FC=400N+600N=1000N;
根据浮力的产生原因可知:油对工件下底面的压力F=F
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{{F}_{浮}}{S}$=$\frac{1000N}{(0.5m)^{2}}$=4000Pa.
故答案为:(1)变大;变大;(2)400;重力;(3)1000;4000.

点评 本题考查压力、浮力的计算,能熟练运用公式计算;关键是正确读图,知道图中各点表达的信息,考查了学生的读图能力.

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