Question

14．當(dāng)年工人在修建跨越江面的巴東長江大橋時(shí)，要向江中沉放大量的施工構(gòu)件．假設(shè)一邊長2m的正方體被緩緩吊入水中（如圖甲所示），在沉入過程中，其下表面到水面的距離為h，隨著h的增大，鋼繩拉力F_拉、物體所受浮力F_浮的變化如圖乙所示．圖中反映F_浮隨h變化的圖線是②（填序號）；根據(jù)圖中信息，該物體受到的重力為1.6×10⁵N．（江水的密度為1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

Answer 1

分析 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；
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：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；因此圖中反映F_浮隨h變化的圖線是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．