题目内容
17．
如图所示，质量为60g，体积为50cm3的铁质小球浸没在盛水的水槽中，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，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：（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），试求：| I/A | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
| F/N | 0.05 | 0.1 | 0.15 | 0.2 | 0.25 |
（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？
分析 （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．
解答 解：（1）若槽中水深10cm，槽底所受水的压强；
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa；
（2）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，
根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得灯泡电阻R灯=$\frac{{U}_{额}^{2}}{{P}_{额}}$=$\frac{（6V）^{2}}{3W}$=12Ω，
此时灯泡的实际功率：P1=I21R灯=（0.2A）2×12Ω=0.48W；
（3）根据P=UI可得灯正常发光时的电流I额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{3W}{6V}$=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，
根据F浮=ρ水V排g可得V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{0.35N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.35×10-4 m3=35cm3；
小球露出水面的体积V露=V-V排=50cm3-35cm3=15cm3；
答：（1）若槽中水深10cm，槽底所受水的压强是1×103Pa．
（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0.48W．
（3）当小灯泡正常发光时，小球露出水面的体积是15cm3．
点评 本题涉及到的知识面比较广．包括电功率的计算、浮力的计算、物体的受力分析．力学和电学通过表中数据联系起来，难度较大，综合性强，对锻炼学生的综合思维能力有一定帮助．
应用题作业本系列答案| A． | 车被撞变形说明力可以改变物体的运动状态 | |
| B． | 交警闻到味道是分子不停的作无规则的运动，车撞变形说明力可以使物体发生形变 | |
| C． | 力只能使物体发生形变 | |
| D． | 力只能改变物体的运动状态 |
如图所示．电压表V1的示数为12V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，当开关闭合时，滑片P位于变阳器的最左端时，电流表的示数为1.2A．| A． | 跳远运动员起跳前助跑 | B． | 人踩到香蕉皮上易滑倒 | ||
| C． | 汽车驾乘人员系安全带 | D． | 为了安全行驶汽车不能超载 |
| A． | 使用中要使弹簧测力计的受力方向沿弹簧的轴线方向 | |
| B． | 使用时必须检查指针是否对准零刻度线 | |
| C． | 弹簧测力计使用时必须竖直放置，不得倾斜 | |
| D． | 不能用来测量超过它的测量范围的力 |