問題詳情:
預計2020年通車的雨城區“大興二橋”在施工時,要向*中沉放大量的施工構件。如圖*所示,假設一正方體構件從*面被勻速吊入*水中,在沉入過程中,其下表面到水面的距離h逐漸增大,構件所受浮力F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. 構件的邊長爲4m
B. 構件密度爲3×103kg/m3
C. 浮力F1隨h變化的圖線是圖乙中的①圖線
D. 當構件的下表面距*而4m深時,構件上表面受到*水的壓強爲4×104Pa
【回答】
B
【解析】
(1)當構件完全淹沒時的高度則爲構件的邊長;
(2)利用體積公式求出其體積,根據圖中可知構件完全浸沒時的拉力,此時構件受到的浮力、重力以及拉力的關係爲F浮=G-F2 ,然後將密度和體積代入可得ρ水gV排=ρgV-F2,將已知數據代入即可求出構件的密度。
(3)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;
(4)利用p=ρ水gh即可求出底部受到*水的壓強。
【詳解】A.從乙圖中可以看出,當構件完全淹沒時的高度爲2m,則構件邊長爲2m,故A錯誤;
B.構件體積
V=2m×2m×2m=8m3
構件完全淹沒時,V排=V=8m3,F2=1.6×105N,則有
F浮=G−F2
ρ水gV排=ρgV−F2
代入數值可得
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3−1.6×105N
則ρ=3×103kg/m3,故B正確;
C.由圖可知,構件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;當構件浸沒後排開水的體積不變,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錯誤;
D.當h=3m時,構件底部受到*水的壓強
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa
故D錯誤。
故選B。
知識點:壓強和浮力單元測試
題型:選擇題