Question

修建大橋在水下施工時，要向江中沉放大量的施工構件，假設一邊長2m的正方體構件被緩緩吊入水中（如圖甲所示）在沉入過程中，其下表面到水面的距離為h，隨著h的增大，鋼繩拉力F、物體所受浮力F_浮的變化如圖乙所示．圖中反映F_浮隨h變化的圖線是

②

（填序號）；根據圖中信息，計算出該物體的重力（江水的密度為1.0×10³ kg/m³，g取10N/kg）

Answer 1

分析：先分析構件下沉過程中，排開水的體積變大，因此構件受到的浮力變大，當構件排開水的體積不變時，構件受到的浮力也不再改變，而鋼絲繩的拉力等于構件的重力減去浮力，即鋼絲繩對構件拉力先減小后不變，找出符合浮力變化的圖象；
根據浮力與液體的密度和排開水的體積有關進行分析得出，當構件全部淹沒時，排開水的體積最大，則構件受到的浮力最大．

解答：解：由圖甲可知，物體在浸入水中的過程是排開的水的體積變大，所以浮力逐漸變大，
當物體浸沒后排開水的體積不變，所以浮力不變；因此圖中反映F_浮隨h變化的圖線是②；
由圖乙可知，當物體浸沒后所受的拉力
F=F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×（2 m）³=8.0×10⁴ N，
物體浸沒后，在緩緩沉入的過程中，所受的拉力與浮力大小之和等于物體的重力． 
G=F+F_浮=2×8.0×10⁴ N=1.6×10⁵ N．
故答案為：②；該物體的重力為1.6×10⁵ N．

點評：本題注意涉及速度公式的計算和浮力大小的變化，本題具有一定的難度需要學生靈活的運用相應的知識．