工人师傅利用汽车作为动力,从水中打捞一个正方体物件,绳子通过定滑轮,一端系着物件,另一端拴在汽车上,如图甲所示。汽车拉着物件匀速上升,已知汽车对绳子的拉力F与物件底面距离水底的高度h的变化关系如图乙所示。绳子的体积、绳重及摩擦均忽略不计,g取10N/kg。求:
(1)该物件的质量是多少?
(2)物件浸没在水中时,受到的浮力为多大?
(3)物件上表面恰好到达水面时,下表面受到水的压强为多少?
(1)250kg;(2)1250N;(3)5×103Pa
【解析】
(1)由图乙可知,h=5.5m时,拉力达到最大且不再变化,说明物件完全露出水面,则;
物件的质量为:;
(2)由图知,底面距离水底的高度h达到5m以前,拉力不变,说明物体浸没,则浸没时浮力为:
;
(3)由图乙可知,高度h达到5m时开始露出水面,达到5.5m时离开水面,所以正方体物件的边长为:,则物体下表面的深度为0.5m;
所以物件上表面恰好到达水面时,下表面受到水的压强为:
。
【点睛】
重点是质量、浮力、液体压强的计算,除了各个公式要灵活运用以外,能从乙图得到有用的信息是解题的关键,特别要能看明白什么时候开始露出水面,什么时候开始离开水面,明白这些解题就不难了。