如图甲所示，正方体金属块在钢丝绳拉力作用下，从水中匀速缓慢上升，直至完全离开水面（金属块上所带水的重力影响可忽略不计）．图乙是钢丝绳拉力F随时间t变化的图象．求：（1）金

Question

如图甲所示，正方体金属块在钢丝绳拉力作用下，从水中匀速缓慢上升，直至完全离开水面（金属块上所带水的重力影响可忽略不计）．图乙是钢丝绳拉力F随时间t变化的图象．求：
（1）金属块底面在深度为2m时受到水的压强；
（2）金属块浸没在水中时受到的浮力；
（3）金属块的体积；
（4）金属块完全离开水面后拉力的功率．

Answer 1

（1）金属块底面受到的压强：
p=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2m=2×10⁴Pa；
（2）由图象可知：在空气中受到的拉力F₁=2.7×10⁴N，
浸没在水中受到的拉力F₂=1.7×10⁴N
金属块受到的浮力F_浮=F₁-F₂=2.7×10⁴N-1.7×10⁴N=1.0×10⁴N；
（3）根据F_浮=G_排=ρ_液V_排g
石料的体积V=V_排=(F浮)/(ρ水g)=(1.0×104N)/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=1m³；
（4）由图象可知：金属块完全离开水面后拉力F₁=2.7×10⁴N，
从金属块开始露出水面到完全离开水面t₁=300s-200s=100s，
根据V=1m³可知：金属块的边长为1m，所以升高的为1m，
则金属块上升速度为v=(h1)/(t1)=(1m)/(100s)=0.01m/s，
所以根据P=(W)/(t)=(Fh)/(t)=Fv可知：
金属块完全离开水面后功率为P=F₁v=2.7×10⁴N×0.01m/s=2.7×10²W．
答：（1）金属块底面在深度为2m时受到水的压强为2×10⁴Pa；
（2）金属块浸没在水中时受到的浮力为1.0×10⁴N；
（3）金属块的体积为1m³；
（4）金属块完全离开水面后拉力的功率为2.7×10²W．