Question

11．如圖甲 （a）所示，長方體金屬塊在細繩豎直向上的拉力作用下從水中開始一直豎直向上做勻速直線運動，上升到離水面一定的高度處．圖甲（b）是繩子拉力F隨時間t變化的圖象，根據(jù)圖象信息判斷：
（1）該金屬塊重力的大小為54N．
（2）浸沒在水中的金屬塊受到的浮力大小為20N．
（3）在t₁至t₂時間段金屬塊在水中受到的浮力逐漸減�。ㄟx填“增大”或“減小”）．
（4）如圖乙所示，一只未點燃的蠟燭的下面插入一根小鐵釘使蠟燭能豎直漂浮在水面上，露出部分的長度為L．當把水面以上部分截掉后，剩余部分將A．
A．露出水面一部分  B．懸浮水中  C．下沉  D．無法判斷
（5）小嵐同學(xué)將一只塑料可樂瓶剪去底部制成漏斗，做了如下實驗：
（a）如圖丙（a）所示，把一只乒乓球放在瓶內(nèi)（瓶頸的截面直徑略小于乒乓球的直徑），從上面倒入水，觀察到有水從乒乓球與瓶頸之間的縫隙中流出，但乒乓球并不上�。�乒乓球沒有浮起來的原因是受到重力和水對它向下的壓力．
（b）如圖丙（b）所示，用手堵住瓶頸的出水口，水繼續(xù)流下并注滿瓶頸后，乒乓球上�。�乒乓球上浮的原因是乒乓球受到的浮力大于乒乓球的重力．

Answer 1

分析 （1）當金屬塊完全露出液面，沒有浸入水中時，金屬塊不受浮力，此時拉力等于重力，即為圖中的CD段，據(jù)此求出金屬塊重；
（2）分析繩子拉力隨時間t變化的圖象，當金屬塊從水中一直豎直向上做勻速直線運動，但未露出液面，此時金屬塊排開水的體積不變，由阿基米德原理可知，此時的浮力不變，繩子的拉力也不變，即為圖中的AB段．當金屬塊未露出液面時，拉力等于重力減去浮力，據(jù)此求金屬塊受到的浮力；
（3）首先判斷拉力的在t₁至t₂時間段內(nèi)的變化，再利用公式F_浮=G-F_拉判斷浮力的變化．
（4）由于蠟塊處于漂浮狀態(tài)，此時的浮力等于總重力，切去一部分后，所受浮力等于剩余部分的總重力，根據(jù)這一關(guān)系，對物體進行受力分析，再結(jié)合浮沉條件可得出結(jié)論．（5）a、乒乓球上表面受到水的壓力大于下表面受到水的壓力，利用同一直線上二力的合成得出乒乓球受到的合力，分析球不能上浮的原因；
b、水繼續(xù)流下并注滿瓶頸后，根據(jù)物體的浮沉條件分析判斷；

解答 解：（1）當金屬塊完全露出液面時，金屬塊不受浮力，此時拉力等于重力，即為圖中的CD段，
由圖可知，該金屬塊重力為：G=F_拉=54N；
（2）當金屬塊未露出液面時，即為圖中的AB段，
從圖可知，此時繩子的拉力為34N，
則金屬塊浸沒時受到的浮力為：F_浮=G-F_拉=54N-34N=20N；
（3）從圖可知，繩子的拉力在t₁至t₂時間段內(nèi)逐漸變大，
由F_浮=G-F_拉可知，浮力逐漸變小．
（4）第一次漂浮時，物體重力分為三部分：鐵釘重G_鐵、水面以下的蠟燭重G₁、水面以上的蠟燭重G₂，浸入水中的體積設(shè)為V₁，此時物體受到總浮力為F₁=ρ_水gV₁，此時浮力等于重力，則F₁=G_鐵+G₁+G₂
切掉G₂后放入水中，假設(shè)完全浸沒，則所受浮力F₂=ρ_水gV₁=F₁＞G_鐵+G₁，物體將上浮，所以物體不會被浸沒，將有一部分露出水面，故選A．
（5）a、當有水從乒乓球與瓶頸之間的縫隙中流出，乒乓球下面的水向下流，下表面受到的壓力為0，上表面受到的水的壓力不為0，受到的合力方向向下，所以乒乓球受到重力和水對它向下的壓力不能上�。�
（2）用手堵住瓶頸的出水口，水繼續(xù)流下并注滿瓶頸后，乒乓球浸沒水中，乒乓球受到的浮力（上下表面產(chǎn)生了壓力差）大于重力，所以乒乓球?qū)⑸细。?br />故答案為：乒乓球受到向下的壓力大于向上的壓力，乒乓球受到的浮力大于重力．故答案為：（1）54；（2）20；（3）減��；（4）A；（5）（a）受到重力和水對它向下的壓力；（b）乒乓球受到的浮力大于乒乓球的重力．

點評 本題考查了重力、浮力、質(zhì)量、密度的計算以及阿基米德原理和物體浮沉條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是公式和公式變形的應(yīng)用，難點是通過圖乙確定金屬塊的重力及繩子受到的拉力、會用稱重法計算出金屬塊受到的浮力．