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【题目】【2016重庆B卷】物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量仪。它主要是由探头A和控制盒B构成,它们之间用有绝缘皮的细导线相连形成回路,如图甲所示。其中探头A是一个底面积为10cm2、高5cm、重2.5N的圆柱体,探头A的底部为压敏电阻R(R与水接触的表面涂有绝缘漆),工作时底部始终与水平面相平,压敏电阻R随表面压力大小的变化如图乙所示。A和B间的电路连接关系如图丙所示,其中电源电压恒为3V,电流表盘改装成深度表(导线的重力与体积均不计)。兴趣小组的同学将探头A缓慢放入水中,求:
(1)探头A有体积浸入水中时,R底部受到水的压强是多少帕?
(2)探头A全部浸入水中时,导线对探头A的拉力是多少牛?
(3)将探头投入看似不深的水平池底,静止时(R与池底未紧密结合)导线已松弛,电流表示数是0.4A,则表盘0.4A处应该标水的深度值为多少米?
【答案】(1)250Pa (2)2N (3)7.3m
【解析】(1)A浸入一半在水中时,R底部受到水的压强
(2)A全部浸入水中时所受浮力:
导线对A的拉力 F拉=G-F浮=2.5N-0.5N=2N
(3)电流为0.4A时,
由图乙得知 F压R=75N
容器底部对A的支持力 F支=G-F浮=2.5N-0.5N=2N
水对A底部的压力 F水压=F压R-F支=75N-2N=73N
水对A底部的压强
0.4A处应标水深:
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