题目内容
【题目】如图所示,质量为60g,体积为50cm3的铁制小球放入盛水的水槽中,在小球正上方有一己接入电路的螺线管,小灯泡标有“6V 3W”字样,通电螺线管中电流I与螺线管对小球吸引力F的关系如下表所示(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3 , 灯丝电阻不变,不考虑小球与螺线管距离远近对立F的影响).要求:
I/A | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
F/N | 0.05 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.25 |
(1)若槽中水深10cm,槽底所受水的压强是多大?
(2)闭合开关,调节滑动变阻器使小球悬浮在水中,此时小灯泡消耗的功率是多大?
(3)当小灯泡正常发光时,小球露出水面的体积有多大?
【答案】
(1)解:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa
(2)解:如图,小球投入水中后会下沉.
小球悬浮时,对小球由平衡条件得:
F1+F浮=mg,则F1=mg﹣ρ水vg=0.06kg×10N/kg﹣1×103kg/m3×50×10﹣6m3×10N/kg=0.1N,
由表中数据可知,此时电路电流I1=0.2A,
∵P= ,
∴灯泡电阻R灯= = =12Ω,
此时灯泡的实际功率:P1=I21R灯=(0.2A)2×12Ω=0.48W
(3)解:∵P=UI,
∴灯正常发光时的电流I额= = =0.5A,
由表中数据可知,当电流是0.5A时,
螺线管对小球吸引力F2=0.25N,
此时小球受到的浮力F浮=mg﹣F2=0.06kg×10N/kg﹣0.25N=0.35N,
∵F浮=ρ水V排g,
∴V排= = =0.35×10﹣4 m3=35cm3;
小球露出水面的体积V露=V﹣V排=50cm3﹣35cm3=15cm3
【解析】(1)由液体压强公式p=ρ水gh可以求出槽底所受水的压强.(2)先算出小球悬浮在水中,螺线管对小球的力,再从表中找出对应的电流.由小灯泡标有“6V 3W”字样,算出电阻,就可算出小灯泡消耗的功率.(3)先算出小灯泡正常发光时的电流,从表中找出此时通电螺线管对小球的吸引力,然后求出小球受到的浮力,由浮力公式求出小球排开水的体积,最后求出小球露出水的体积.
【考点精析】解答此题的关键在于理解压强的大小及其计算的相关知识,掌握压强的计算公式及单位:公式:p =F/s ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积压力的单位是 N,面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡,记作Pa .1Pa=1N/m2.(帕斯卡单位很小,一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa),以及对电功率的计算公式的理解,了解计算电功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)计算电功率还可用公式:P=I2R和P= U2/R.