Question

15．為了給立方體工件表面均勻地涂上某種油，需要用豎直向下的力F把漂浮在油面上的工件緩緩地壓入油內(nèi)，如圖甲所示．工件的下底面與油面的距離為h，力F與h的大小關(guān)系如圖乙所示．小科覺(jué)得圖中CB的延長(zhǎng)線BA段是沒(méi)有意義的，老師告訴他，力F為負(fù)值時(shí)，表明它的方向與原來(lái)的方向相反了．

（1）分析BC段：隨著h的增大，工件所受的浮力大小將變大，油對(duì)工件下底面的壓強(qiáng)大小將變大（填“變大”、“變小”或“不變”）；
（2）若A點(diǎn)的坐標(biāo)為（-a，0），則a=400．從圖象分析，a表示了工件一個(gè)物理量的值，這個(gè)量就是工件的重力；
（3）求C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)狀態(tài)下，工件所受的浮力為1000N，油對(duì)工件下底面的壓強(qiáng)是4000Pa（不考慮大氣壓強(qiáng)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)浮力公式F_浮=ρ_油gV_排，和壓強(qiáng)公式P=ρ_油gh，用控制變量法，F(xiàn)與V_排有關(guān)，P隨h的減小而減小可判斷；
（2）由圖乙中坐標(biāo)系，可得到a的值，它表示工件與油面的距離為0時(shí)，工件受到的豎直向上的拉力，即等于自身受到的重力；
（3）圖乙中，h≥0.5m時(shí)，力F的大小不再發(fā)生變化，而對(duì)木塊受力分析知：力F和木塊的重力之和等于木塊受到的浮力，當(dāng)力F不再發(fā)生變化時(shí)，也就說(shuō)明了木塊所受浮力不再發(fā)生變化，即沒(méi)入油中；那么立方體木塊的棱長(zhǎng)正好為0.5m．
首先，計(jì)算出木塊受到的浮力，即木塊下表面受到的液體的壓力（依據(jù)：浮力產(chǎn)生的原因），而受力面積為棱長(zhǎng)的平方，根據(jù)壓強(qiáng)定義式即可得解．

解答 解：（1）根據(jù)浮力公式F_浮=ρ_油gV_排，和壓強(qiáng)公式P=ρ_油gh，隨著h的增大，工件排開(kāi)油的體積也隨之增大，所以，受到的浮力將變大，油對(duì)工件下底面的壓強(qiáng)也增大．
（2）由圖乙坐標(biāo)系，可知道A是一次函數(shù)為y=kx+b上的一點(diǎn)，函數(shù)過(guò)（0，0.2）和（600，0.5）兩點(diǎn)，所以，函數(shù)為y=5×10^-4x+0.2；
當(dāng)y=0時(shí)，解得x=-400；則a=400，它表示的量就是工件受到的重力．
（3）C點(diǎn)處，件所受的浮力為：F_浮=G+F_C=400N+600N=1000N；
油對(duì)工件下底面的壓強(qiáng)是：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{{F}_{浮}}{S}$=$\frac{1000N}{（0.5m）^{2}}$=4000Pa．
故答案為：（1）變大；變大；（2）400；重力；（3）1000；4000．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了壓力、壓強(qiáng)的計(jì)算，能熟練運(yùn)用公式計(jì)算；關(guān)鍵是正確讀圖，知道圖中各點(diǎn)表達(dá)的信息，考查了學(xué)生的讀圖能力．