Question

12．杭州灣大橋目前是世界上最長的跨海大橋，大橋在水下施工時(shí)，要向水中沉放大量的施工構(gòu)件．現(xiàn)將邊長2m的正方體沉入水中，在下沉過程中，其下表面到水面的距離為h（如圖甲），鋼繩拉力、物體所受浮力隨著h的增大而變化，如圖乙所示．其中反映浮力隨h變化圖線的是②（填序號），該物體的重力為1.6×10⁵N （水的密度為1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）先分析構(gòu)件下沉過程中，排開水的體積變大，因此構(gòu)件受到的浮力變大，當(dāng)構(gòu)件排開水的體積不變時(shí)，構(gòu)件受到的浮力也不再改變，而鋼絲繩的拉力等于構(gòu)件的重力減去浮力，即鋼絲繩對構(gòu)件拉力先減小后不變，找出符合浮力變化的圖象；
（2）根據(jù)浮力與液體的密度和排開水的體積有關(guān)進(jìn)行分析得出，當(dāng)構(gòu)件全部淹沒時(shí)，排開水的體積最大，則構(gòu)件受到的浮力最大．

解答 解：（1）由圖甲可知，物體在浸入水中的過程是排開的水的體積變大，所以浮力逐漸變大，
當(dāng)物體浸沒后排開水的體積不變，所以浮力不變；因此圖乙中反映F_浮隨h變化的圖線是②；
（2）由圖乙可知，當(dāng)物體浸沒后所受的拉力
F=F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×（2m）³=8.0×10⁴N，
物體浸沒后，在緩緩沉入的過程中，所受的拉力與浮力大小之和等于物體的重力．  
G=F+F_浮=2×8.0×10⁴N=1.6×10⁵N．
故答案為：②；1.6×10⁵．

點(diǎn)評 本題注意涉及速度公式的計(jì)算和浮力大小的變化，本題具有一定的難度需要學(xué)生靈活的運(yùn)用相應(yīng)的知識．