题目内容

5.科技小组的同学用泡沫塑料盒灯泡制作了一个航标灯模具,如图所示.航标灯A总重4N,A底部与浮子B用细绳相连.当水位上升时,浮子B下降;水位下降时,浮子B上升,使航标灯A静止时浸入水中的深度始终保持为5cm,航标灯A排开水的质量为500g.浮子B重0.5N(不计绳重和摩擦,g=10N/kg).求:
(1)航标灯A底部受到水的压强是多大?
(2)航标灯A静止时受到的浮力是多大?
(3)浮子B的体积为多大?

分析 (1)知道航标灯A底部所处的深度和水的密度,利用液体压强公式求其受到的压强大小;
(2)知道航标灯静止时排开水的质量,利用阿基米德原理求航标灯受到的浮力;
(3)航标灯静止时,浮子B所受的浮力(竖直向上)等于竖直向下的重力加上拉力,而拉力等于航标灯A受到的浮力减去航标灯模型的总重,再根据阿基米德原理求浮子B的体积.

解答 解:(1)A底部受到水的压强:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500pa;
(2)航标灯A静止时,根据阿基米德原理可得,A受到的浮力:
FA浮=G排=m排g=0.5kg×10N/kg=5N;
(3)A在浮力、重力和拉力作用下保持静止,
则绳子对A的拉力:F=FA浮-GA=5N-4N=1N,
B受到绳子向下的拉力为:F′=F=1N,
B在浮力、重力和拉力作用下保持静止,
则浮子B受到的浮力:FB浮=GB+F′=0.5N+1N=1.5N,
由F浮=ρgV排得,浮子B的体积:VB=V排=$\frac{{F}_{B浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.5×10-4m3.
答:(1)航标灯A底部受到水的压强是500pa;
(2)航标灯A静止时受到的浮力是5N;
(3)浮子B的体积1.5×10-4m3.

点评 本题考查了力的合成(三力平衡)、阿基米德原理、物体的浮沉条件(漂浮条件)、液体的压强计算,正确对浮子B、航标灯A进行受力分析是本题的关键.

练习册系列答案
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15.阅读短文《地震救援中的科技“武器”》,回答第39题.
地震救援中的科技“武器”
2015年台湾发生强烈地震,为了搜寻掩埋在废墟下的生命,使用了很多最新高科技设备进行救援.
生命探测仪,是一种用于探测生命迹象的高科技援救设备,目前常用的有红外生命探测仪、音频生命探测仪和雷达生命探测仪.生命探测仪是基于穿墙生命探测(Though-the-Wall Surveillance,简称TWS)技术的发展应运而生的.TWS是研究障碍物后有无生命现象的一种探测技术,可采用无源探测和有源探测两种方法.无源探测主要是根据人体辐射能量与背景能量的差异,或者人体发出的声波或震动波等进行被动式探测,如红外生命探测仪、音频生命探测仪;有源探测则主动发射电磁波,根据人的呼吸、心跳等生理特点,从反射回来的电磁波中探测是否有生命存在,如雷达生命探测仪.
小气垫:用新型高强度材料制成,比枕头大不了多少.没充气时,将它塞进倒塌楼板间很小的缝隙中,然后充气使其内部压强达到8个大气压.用它可以顶起很重的楼板.
液压钳:可以不费力地咬断倒塌房屋中盘根错节的粗钢筋.
请依据上述内容回答下列问题
(1)红外生命探测仪能根据人体与周围建筑物温度不同,搜寻被废墟掩埋的生命.
(2)雷达生命探测仪能主动发射电磁波,根据反射回来的电磁波探测是否存在生命.
(3)若小气垫与楼板的接触面积为0.3m2,则用它可以顶起210000N重的楼板(取大气压强P0=1×105Pa).
(4)人使用液压钳做的功大于液压钳咬断钢筋做的功(选填“大于”、“小于”或“等于”).

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