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4.在上《浮力》这一节时,小明发现老师将空矿泉水瓶在中部切开,拧去瓶盖,把瓶口倒放在桌面上,放入一个乒乓球在瓶颈处静止,如图所示.现向瓶里快速倒满水,他发现乒乓球仍静止在原处,瓶口处有水缓慢流出.他对瓶里快速倒满水后乒乓球没有上浮仍静止百思不得其解,请你帮小明画出此时乒乓球所受力的示意图.

分析 画力的示意图,首先要对物体进行受力分析,看物体受几个力,要先分析力的大小、方向和作用点,再按照画图的要求画出各个力.

解答 解:(1)倒水之前,乒乓球在竖直方向上只受到向上的支持力和向下的重力,乒乓球在这两个力的作用下静止,处于平衡状态,支持力和重力是二力平衡,大小相等;
(2)现向瓶里快速倒满水,乒乓球仍静止在原处,当有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,乒乓球下面的水向下流,下表面受到的压力为0,上表面受到的水的压力不为0,此时乒乓球共受到三个里的作用,即重力、瓶颈对它的支持力、和水对它向下的压力,并且瓶颈的支持力等于乒乓球的重力和水的压力之和,作图时可以画成共点力;如图所示:

点评 此题考查力的示意图的画法,关键是对乒乓球进行正确的受力分析,有一定难度.

练习册系列答案
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12.小明家新买了一台多功能LED台灯,其结构如图甲所示.S1是控制LED灯的开关,USB接口可以给手机充电.小明发现即使S1断开,USB接口也能正常使用.安全开关S2位于台灯底部的前端,当台灯倾斜,S2离开桌面时,它会自动断开,切断台灯的电源.
(1)根据以上信息,请用笔画线代替导线,将图乙中的电路元件接入电路.
(2)晓明对开关S2很感兴趣,并开始研究其功能.它将台灯点亮,并保持支架和灯头的夹角不变,试着向后调整支架的位置,当达到图丙所示的位置时,台灯虽未倾倒但底座前端刚好翘起,此时S2断开,台灯熄火.如果把台灯看做是杠杆,此时恰好平衡,则动力臂大于(填“大于”、“等于”或“小于”)阻力臂.
接下来,小明向固定在底座上的笔筒中放入一支铅笔,这时台灯底座重新落回桌面,S2闭合,台灯亮起.当他再从笔筒中取出这只笔时,台灯底座前端翘起,再次熄灭.

(3)小明设想:如果利用安全开关S2,制作一个在手机充电时可以自动断电的控制装置,这样就可以避免因夜间手机充电时间过长而带来的安全隐患.
经过思考小明只借助了湿巾和少量的水,结合学过的蒸发知识便设计出了一个简易的装置.以下是小明给的设计方案,请将其补充完整.
①抽取一张湿巾放进空笔筒中,并把手机数据线插入台灯底座的USB接口,手机开始充电.
②慢慢向后调节支架,同时观察手机充电的情况,直至手机刚好停止充电.
③保持支架和灯头的位置不变,向笔筒中的湿巾倒入适量的水,台灯平衡,使开关S2闭合.
④一段时间后,台灯底座前端自动翘起,开关S2切断电路.在不改变支架和灯头位置的前提下,若要缩短充电时间,可采用的方法是减少笔筒中水的质量.

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