Question

【題目】預(yù)計(jì)2020年通車(chē)的雨城區(qū)“大興二橋”在施工時(shí)，要向江中沉放大量的施工構(gòu)件。如圖甲所示，假設(shè)一正方體構(gòu)件從江面被勻速吊入江水中，在沉入過(guò)程中，其下表面到水面的距離h逐漸增大，構(gòu)件所受浮力F1、鋼繩拉力F2隨h的變化如圖乙所示（g取10N/kg）。下列判斷正確的是（　　）

A.構(gòu)件的邊長(zhǎng)為4m

B.構(gòu)件的密度為3×103kg/m3

C.浮力F1隨h變化的圖線是圖乙中的①圖線

D.當(dāng)構(gòu)件的下表面距江而4m深時(shí)，構(gòu)件上表面受到江水的壓強(qiáng)為4×104Pa

Answer 1

【答案】B

【解析】

(1)當(dāng)構(gòu)件完全淹沒(méi)時(shí)的高度則為構(gòu)件的邊長(zhǎng)；

(2)利用體積公式求出其體積，根據(jù)圖中可知構(gòu)件完全浸沒(méi)時(shí)的拉力，此時(shí)構(gòu)件受到的浮力、重力以及拉力的關(guān)系為F浮=G-F2 ，然后將密度和體積代入可得ρ水gV排=ρgV-F2，將已知數(shù)據(jù)代入即可求出構(gòu)件的密度。

(3)先分析構(gòu)件下沉過(guò)程中，排開(kāi)水的體積變大，因此構(gòu)件受到的浮力變大，當(dāng)構(gòu)件排開(kāi)水的體積不變時(shí)，構(gòu)件受到的浮力也不再改變；

(4)利用p=ρ水gh即可求出底部受到江水的壓強(qiáng)。

A．從乙圖中可以看出，當(dāng)構(gòu)件完全淹沒(méi)時(shí)的高度為2m，則構(gòu)件邊長(zhǎng)為2m，故A錯(cuò)誤；

B．構(gòu)件體積

V=2m×2m×2m=8m3

構(gòu)件完全淹沒(méi)時(shí)，V排=V=8m3，F2=1.6×105N，則有

F浮=GF2

ρ水gV排=ρgVF2

代入數(shù)值可得

1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m31.6×105N

則ρ=3×103kg/m3，故B正確；

C．由圖可知，構(gòu)件在浸入水中的過(guò)程是排開(kāi)的水的體積變大，所以浮力逐漸變大；當(dāng)構(gòu)件浸沒(méi)后排開(kāi)水的體積不變，所以浮力不變，因此浮力F1隨h變化的圖線是圖乙中的②，故C錯(cuò)誤；

D．當(dāng)h=3m時(shí)，構(gòu)件底部受到江水的壓強(qiáng)

p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa

故D錯(cuò)誤。

故選B。