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精英家教网科技小组的同学用长方体泡沫塑料A、三脚架和灯泡等制作了一个航标灯模型(如图),总重为4N,A底部与浮子B用细绳相连.水位上升时,浮子B下降;水位下降时,浮子B上升,使航标灯静止时A浸入水中的深度始终为5cm,排开水的质量为500g,浮子B重为0.5N(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)
求:(1)泡沫塑料A底部受到水的压强是多少?
(2)航标灯静止时,浮子B体积应为多大?
分析:(1)知道泡沫塑料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)航标灯静止时,浮子B受的浮力(竖直向上)等于竖直向下的重力加上拉力,而拉力等于泡沫塑料A受到的浮力减去航标灯模型的总重,再利用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)A受到的浮力:
F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N,
A对绳子的拉力:F=F-GA=5N-4N=1N,
B受到的浮力:F′=GB+F=0.5N+1N=1.5N,
B的体积:
V=V=
F′
ρg
=
1.5N
103kg/m3×10N/kg
=1.5×10-4m3

答(1)泡沫塑料A底部受到水的压强是500Pa;
(2)航标灯静止时,浮子B体积应为1.5×10-4m3
点评:本题考查了力的合成(力的平衡)、阿基米德原理、物体的浮沉条件(漂浮条件)、液体的压强计算,涉及到两次对物体进行受力分析,综合性强,属于难题.
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