题目内容

1．如图所示，质量为50g，体积为40cm3的铁制小球放入盛水的水槽中，在小球正上方有一已接入电路的螺线管，小灯泡标有“6V，3W”字样，闭合开关后，通电螺线管中电流I与螺线管对小球吸引力F的关系如表所示（g=10N/kg，灯丝电阻不变，不考虑小球与螺线管距离远近对力F的影响）．求：
I/A0.10.20.30.40.5
F/N0.050.10.150.20.25
（1）若槽中水深为10cm，槽底所受水的压强？
（2）当小灯泡正常发光时，小球露出水面的体积？

分析 （1）利用公式p=ρgh可计算槽底所受水的压强；
（2）根灯泡正常发光，可求出其电流，再从表中得出对应的吸引力的大小；求出球的重力，根据F浮=G球-F吸引，可求出浮力的大小，再根据公式F浮=ρ水gV排的变形可求出排水体积，再进一步求出露出的体积．

解答 解：
（1）槽底所受水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa；
（2）当小灯泡正常发光时：I=I额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由表中数据可知，当I=0.5A时，小球所受吸引力F吸引=0.25N，
小球的重力：G球=mg=50×10-3kg×10N/kg=0.5N，
对小球进行受力分析可知，小球受到三个力的作用，分别是向下的重力G、向上的浮力F浮和向上的吸引力F吸引，在三个力的作用下，小球处于平衡状态，
所以，小球所受的浮力：F浮=G球-F吸引=0.5N-0.25N=0.25N，
由F浮=ρ水gV排得，小球排开水的体积：
V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.25N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2.5×10-5m3=25cm3，
小球露出水面的体积：V露=V-V排=40cm3-25cm3=15cm3．
答：（1）若槽中水深为10cm，槽底所受水的压强为1000Pa；
（2）当小灯泡正常发光时，小球露出水面的体积为15cm3．

点评 本题考查了我们对液体压强公式、电功率公式、重力公式、浮力公式的综合运用能力，最后一问是本题的难点，理清思路是解答的关键．

练习册系列答案
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