4.科技小組的同學(xué)用方形泡沫塑料A、三角架和燈泡等制作了一個(gè)航標(biāo)燈模型,如圖所示,總重為4N.A底部與浮子B用細(xì)繩通過(guò)滑輪相連.水位上升時(shí),浮子B下降,水位下降時(shí),浮子B上升,使航標(biāo)燈靜止時(shí)A浸入水中的深度始終為5Cm,排開水的質(zhì)量為500g,浮子B重0.5N.(不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦,g取10N/kg)求:
(1)泡沫塑料A底部受到水的壓強(qiáng)是多大?
(2)航標(biāo)燈靜止時(shí)受到的浮力是多大?
(3)細(xì)繩對(duì)浮子B向下的拉力是多大?
(4)泡沫塑料A浸入水中的深度為5cm時(shí),浮子B的體積為多大?

分析 (1)運(yùn)用液體壓強(qiáng)公式p=ρgh,可求壓強(qiáng)大。
(2)根據(jù)阿基米德原理F=GgV,可求燈所受浮力.
(3)根據(jù)浮子的受力情況分析,可求出拉力F;
(3)對(duì)A和B進(jìn)行受力分析,運(yùn)用物體間力的作用是相互的;結(jié)合阿基米德原理可求出拉力和B體積.

解答 解:(1)A底部所處的深度為h=5cm=0.05m;
受到的壓強(qiáng)為:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
(2)A排開水的質(zhì)量為500g,即m=500g=0.5kg,故所受浮力為:F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N;
(3)A受到3個(gè)力的作用,即A的重力G、A受到的浮力F、A受到繩子的拉力F;且3個(gè)力的關(guān)系為:F=G+F;
故A受到拉力為:F=F-G=5N-4N=1N;
由于A底部與浮子B用細(xì)繩通過(guò)定滑輪相連,故細(xì)繩對(duì)B的拉力為:F′=F=1N;
(4)對(duì)于B,受到3個(gè)力的作用處于靜止?fàn)顟B(tài),即重力GB、F浮B、拉力F′;三力關(guān)系為:F浮B=GB+F′;
故B受到的浮力為:F浮B=GB+F′=0.5N+1N=1.5N;
根據(jù)阿基米德原理F=GgV,變形可得:B的體積為:VB=$\frac{{F}_{浮B}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.5N}{{1000kg/m}^{3}×10N/kg}$=0.00015m3
答:(1)泡沫塑料A底部受到水的壓強(qiáng)是500Pa;
(2)航標(biāo)燈靜止時(shí)受到的浮力是5N;
(3)細(xì)繩對(duì)浮子B向下的拉力是1N;
(4)泡沫塑料A浸入水中的深度為5cm時(shí),浮子B的體積為0.00015m3

點(diǎn)評(píng) 深入理解影響液體壓強(qiáng)大小的因素、阿基米德原理F=GgV;熟練運(yùn)用液體壓強(qiáng)的計(jì)算;是解答此題的關(guān)鍵.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.電流表示數(shù)變大,彈簧長(zhǎng)度變長(zhǎng)B.電流表示數(shù)變大,彈簧長(zhǎng)度變短
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