Question

17．如圖甲所示，某橋梁工程部門在一次工程作業(yè)中，利用汽車通過滑輪牽引水下一個圓柱形的物體．在整個打撈過程中，汽車以2m/s的速度勻速向右移動．圖乙是此過程中汽車的牽引力F隨時間t的變化關(guān)系，設(shè)t=0時汽車開始拉物體．不計滑輪的摩擦和繩重，不考慮水的阻力．試回答：
（1）乙圖中CD（填“AB”、“BC”或“CD”）段表示物體被打撈完全離開水面；
（2）圓柱形物體的質(zhì)量是60kg；
（3）圓柱形物體完全浸沒在水中受到的浮力為多大？
（4）從汽車開始拉物體到圓柱形物體上表面剛要露出水面，這一過程汽車做的功是多少？

Answer 1

分析 （1）當物體出水后受到拉力和重力二力平衡，由圖象可知出水后的拉力，所以G=F_拉；，故可知CD段為完全出水面；
（2）利用m=$\frac{G}{g}$求出物體的質(zhì)量；
（3）物體出水前受到拉力、浮力和重力三力平衡，根據(jù)F_浮=G-F_拉算出浮力；
（4）由圖象看出物體露出水面之前拉力作用時間t根據(jù)s=vt算出拉力做功距離，再根據(jù)公式W=F_拉s算出拉力做的功．

解答 解：（1）由于物體出水面后只受拉力和重力作用，此時拉力和重力二力平衡分析圖象可知CD段為完全出水后的情況；而AB段屬于物體完全在水中的情況；BC段是物體從剛出水面到全部出水，故CD段表示物體被打撈完全離開水面；
（2）由圖象可知，物體露出水面之后拉力為600N，
此時重力與拉力二力平衡，所以物重G=600N；則物體的質(zhì)量為m=$\frac{G}{g}$=$\frac{600N}{10N/kg}$=60kg；
（3）由圖象可知，物體露出水面之前拉力為400N，
所以F_浮=G-F_拉=600N-400N=200N．
（4）物體露出水面之前上升的距離為s_AB=vt_AB=2m/s×25s=50m，
這一過程中拉力所做的功為W=F_拉s_AB=400N×50m=20000J．
答：（1）CD；
（2）60；
（3）圓柱形物體完全浸沒在水中受到的浮力為200N；
（4）從汽車開始拉物體到圓柱形物體上表面剛要露出水面，這一過程汽車做的功是20000J．

點評 解題的關(guān)鍵：一是看懂圖象的含義，二是分析清楚物體受力情況．