践行者物理 (践行者完整版)

48.如图甲所示,用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出,物体的底面积为20cm²,杯子的底面积为100 cm²,拉力随时间的变化关系如图乙所示,则下列说法错误的是( )

A.物体的密度为2.5g/cm³

B.当物体有一半露出水面时,受到的浮力为1N

C.物体上升的速度为8cm/s

D.t=1s时,水对杯底的压力为24N

践行者完整版,初中物理浮力经典题讲解

解析:首先分析乙图可知:

①当t在0~2s时,长方体完全浸没在水中,此时F=3N,

②当t=2s时,长方体上表面接触水面,此时F=3N,

③当t在2~3s时,物体上表面出水面,因为浮力逐渐减小,所以拉力F逐接增大,

④当t≥3时,物体下表面出水面,

此时F=G=5N。

其次:当长方体浸没在水中时,对其进行受力分析可知,它共受到吓下三个力:

①方向竖直向下的重力G=5N,

②方向竖直向上的拉力F=3N,

③方向竖直向上的浮力F浮;

因为长方体被匀速拉出,所以受力平衡,

所以G=F+F浮,所以F浮=G-F=5N-3N=2N。

第三:设长方体的体积为V,

当长方体浸没在水中时,

F浮=ρ水gV排=ρ水gV,

则V=F浮/ρ水g

=2N/(1.0×10³㎏/m³×10N/㎏)

=2×10⁻⁴m³,

又长方体的底面积S=20cm²=2×10⁻³m²,

所以长方体的高h=V/S

=2×10⁻⁴m³/2×10⁻³m²

=0.1m,

又长方体的质量m=G/g=5N/10N/kg=0.5kg,

所以其密度为ρ=m/V

=0.5kg/2×10⁻⁴m³

=2.5×10³kg/m³,

故A正确。

第四:当物体有一半露出水面时,

V排=S×h/2

=2×10⁻³m²×0.1m/2

=0.1×10⁻³m²,

则F浮'=1.0×10³㎏/m³×10N/㎏×0.1×10⁻³m²

=1N,故B正确。

第五:物体用时t=1s,上升距离为

s=h-△h

=h-V排/S杯

=0.1m-0.02m

=0.08m,

则v=s/t=0.08m/s=8㎝/s,故C正确。

综上D错误。

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