Question

如图甲所示，正方体石料在钢丝绳拉力作用下，从水面上方以恒定不变的速度缓慢下降，直至没入水中。图乙是钢丝绳拉力F随时间t变化的图像。（g取10N/Kg,

ρ_水＝1.0×10³Kg/m³）。求：

⑴ 石料全部没入水中时受到的浮力。

⑵ 石料的体积。

⑶ 石料浸没后钢丝绳拉力的功率。

 

Answer 1

⑴由图像可知：在空气中受到的拉力F₁＝2.5×10⁴N ，

浸没在水中受到的拉力F₂＝1.5×10⁴N

因为匀速下降浸没水中

石料全部浸没水中受到的浮力F_浮＝F₁－F₂＝2.5×10⁴N－1.5×10⁴N＝1.0×10⁴N---

⑵根据F_浮＝G排＝ρ_液V_排g

石料的体积V_石＝V_排＝＝＝1m³------------

⑶石料边长l＝1m

由图可知200s至300s之间石料下降1m

石料运动的速度V_石＝＝＝0.01m/s--------------------------------

石料浸没后钢丝绳拉力的功率

P＝＝＝Fv＝1.5×10⁴N×0.01m/s＝150W---------------------------

答：石料全部没入水中受到的浮力1.0×10⁴N；石料的体积1m³；石料浸没后钢丝绳拉力的功率150W