Question

【题目】如图所示，一质量为40g、体积为50cm3的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡标有“6V 3W”字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如下表所示。本题中，g=10N/kg，灯丝电阻保持不变，不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响。

(1)断开开关，铁制小球静止时露出水面的体积是多少cm3____？

(2)闭合开关，调节滑动变阻器使铁制小球能够悬浮在水中，此时，小灯泡消耗的功率是多大____？

(3)闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多大____？

Answer 1

【答案】 1×10-5m3 0.48W 0.15N

【解析】(1)小球受到的重力G＝mg＝40×103kg×10N/kg＝0.4NS断开后,小球上浮最终漂浮,此时F浮＝G根据阿基米德原理 V排＝ ＝＝4×105m3所以小球露出体积V露＝VV排＝5×105m34×105m3＝1×105m3(2)浸没在水中静止时,小球所受浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103×10×50×106N＝0.5N，此时由受力分析可知：G+F＝F浮 代入数据解出F＝0.1N查表可知，此时电路中的电流I＝0.2A根据灯的铭牌可知 RL＝＝12Ω

此时灯泡消耗的功率是PL＝I2RL＝0.22×12W＝0.48W(3)当小灯泡正常发光时,I＝IL＝＝0.5A查表可知此时通电螺线管对小球的吸引力F＝0.25N,当小球沉底静止时,由受力分析可知：F+G＝F浮+N带入数据可知容器对小球的支持力N＝0.15N…0.

故小球对容器底的压力F压＝0.15N.