如图甲所示，正方体石料在钢丝绳拉力作用下，从水面上方以恒定不变的速度缓慢下降，直至没入水中．图乙是钢丝绳拉力F随时间t变化的图象．（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）．求：（1）石

Question

如图甲所示，正方体石料在钢丝绳拉力作用下，从水面上方以恒定不变的速度缓慢下降，直至没入水中．图乙是钢丝绳拉力F随时间t变化的图象．（g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³）．求：

（1）石料全部没入水中时受到的浮力．
（2）石料的体积．
（3）石料浸没后钢丝绳拉力的功率．

Answer 1

（1）由图象可知：在空气中受到的拉力F₁=2.5×10⁴N，
浸没在水中受到的拉力F₂=1.5×10⁴N
因为匀速下降浸没水中
石料全部浸没水中受到的浮力F_浮=F₁-F₂=2.5×10⁴N-1.5×10⁴N=1.0×10⁴N；
（2）根据F_浮=G_排=ρ_液V_排g
石料的体积V_石=V_排=(F浮)/(ρ水g)=(1.0×104N)/(1.0×103kg/m3×10N/kg)=1m³；
（3）根据V=l³=1m³，得石料边长l=1m
由图可知200s至300s之间石料下降1m
石料运动的速度V_石=(s)/(t)=(1m)/(100s)=0.01m/s；
石料浸没后钢丝绳拉力的功率
P=(W)/(t)=(Fs)/(t)=Fv=1.5×10⁴N×0.01m/s=150W．
答：
（1）石料全部没入水中受到的浮力1.0×10⁴N；
（2）石料的体积1m³；
（3）石料浸没后钢丝绳拉力的功率150W．