Question

2．某座大橋施工時(shí)，要向江中沉放大量的施工構(gòu)件，假設(shè)一正方體構(gòu)件被緩緩吊入江水中（如圖甲），在沉入過(guò)程中，其下表面到水面的距離h逐漸增大，隨著h的增大，正方體構(gòu)件所受浮力F₁、鋼繩拉力F₂的變化如圖乙所示．下列判斷正確的是（　�。�

• A． 浮力F₁隨h變化的圖線是圖乙中的①圖線
• B． 構(gòu)件的邊長(zhǎng)為2m
• C． 構(gòu)件所受的最大浮力為1.2×10⁵N
• D． 構(gòu)件的密度為2.5×10³kg/m³

Answer 1

分析 （1）先分析構(gòu)件下沉過(guò)程中，排開(kāi)水的體積變大，因此構(gòu)件受到的浮力變大，當(dāng)構(gòu)件排開(kāi)水的體積不變時(shí)，構(gòu)件受到的浮力也不再改變；
（2）當(dāng)構(gòu)件完全淹沒(méi)時(shí)下表面到水面的距離為構(gòu)件的邊長(zhǎng)；
（3）當(dāng)構(gòu)件全部淹沒(méi)時(shí)，排開(kāi)水的體積最大，則構(gòu)件受到的浮力最大；從乙圖中可以判斷出最大浮力的范圍；
（4）根據(jù)圖中可知構(gòu)件完全浸沒(méi)時(shí)的拉力，此時(shí)構(gòu)件受到的浮力、重力以及拉力的關(guān)系為F_浮=G-F₂ ，然后將密度和體積代入可得ρ_水gV_排=ρgV-F₂，將已知數(shù)據(jù)代入即可求出構(gòu)件的密度．

解答 解：
A、由圖可知，構(gòu)件在浸入水中的過(guò)程是排開(kāi)的水的體積變大，所以浮力逐漸變大；當(dāng)構(gòu)件浸沒(méi)后排開(kāi)水的體積不變，所以浮力不變，因此浮力F₁隨h變化的圖線是圖乙中的②；故A錯(cuò)誤；
B、從乙圖中可以看出，當(dāng)構(gòu)件完全淹沒(méi)時(shí)下表面到水面的距離為2m，則構(gòu)件邊長(zhǎng)為2m，故B正確；
C、從乙圖中可以看出，當(dāng)構(gòu)件完全淹沒(méi)時(shí)受到的浮力如②所示，小于1.2×10⁵ N；故C錯(cuò)誤；
D、構(gòu)件完全淹沒(méi)時(shí)，v_排=2m×2m×2m=8m³，拉力F₂=1.2×10⁵ N；
則有：F_浮=G-F₂，
結(jié)合阿基米德原理可得：ρ_水gV_排=ρgV-F₂，
即：1×10³kg/m³×10N/kg×8m³=ρ×10N/kg×8m³-1.2×10⁵ N，
解得ρ=2.5×10³kg/m³．故D正確．
故選BD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了阿基米德原理的應(yīng)用，本題的重點(diǎn)是能從圖中得出相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵，難點(diǎn)是利用浮力、拉力以及構(gòu)件重力的關(guān)系求構(gòu)件的密度．