Question

【题目】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_______，油对工件下底面的压强大小将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（2）若A点的坐标为（﹣a，0），则a＝_______，从图象分析，a表示了工件一个物理量的值，这个量就是工件的_______；

（3）工件在D点时受到的浮力为_______N。

Answer 1

【答案】变大 变大 400 重力 1000

【解析】

（1）根据浮力公式F浮＝ρ油gV排和压强公式p＝ρ油gh，用控制变量法，F与V排有关，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，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）。

（1）随着h的增大，工件排开油的体积也随之增大，根据F浮＝ρ油gV排可知，工件受到的浮力将变大；

根据p＝ρ油gh可知，油对工件下底面的压强也增大。

（2）由图乙可知，h与F成一次函数，设为h＝kF+b；

图中A是一次函数图象上的一点，函数过（0，0.2）和（600，0.5）两点，

将（0，0.2）、（600，0.5）代入h＝kF+b；可得：

一次函数为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，说明浮力也不变；

而对木块进行受力分析可知，压力F与木块的重力之和等于木块受到的浮力，

所以工件在D点时受到的浮力：

F浮＝G+FD＝400N+600N＝1000N；