Question

6．运用物理知识解决问题：
（1）如图1：一艘轮船由下游通过船闸往上游的情况，首先关闭闸门C（用字母表示），打开阀门阀门B，闸室和下游水道构成了一个连通器．当闸室水面与下游水面相平后，打开下游闸门，船驶入闸室．
（2）请在图2中画出静止的小球所受力的示意图．
（3）如图3，液面高度为0.1m，将密度为2×10³kg/m³的物体慢慢放入液体中，物体所受浮力大小与排开液体体积关系图象如图4，则放入物体前，容器底部受液体压强为1.1×10³Pa，物体完全浸没时，所受浮力为66N，则该物体的质量为12kg．

Answer 1

分析 （1）上端开口，底部相连通的容器叫连通器，当所装同一种液体静止不流动时，各容器中的液面是相平的，据此分析判断．
（2）小球在水中受到重力和浮力的作用，重力的方向竖直向下，浮力的方向竖直向上，由于小球漂浮，因此受到的力是平衡力，重力和浮力大小相等．
（3）根据F_浮=ρ_液gV_排求出液体的密度，又知液面高度，利用p=ρ_液gh计算容器底部受液体压强；

解答 解：（1）欲使下游的船通过闸开往上游，首先关闭闸门C，打开阀门B，使闸门中的水位与下游水位相平，打开下游闸门C，把船从下游驶入闸室，关闭阀门B，关闭下游闸门C，打开阀门A，使闸室中的水位与上游水位相平，打开上游闸门D，把船驶离闸室开往上游；
（2）小球漂浮在水面上，重力和浮力是一对平衡力，二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上，如下图所示：

（3）由图可知，当排开水的体积V_排=1×10^-3m³时，浮力为11N，
根据F_浮=ρ_液gV_排可得，液体的密度：ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{11N}{10N/kg×1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³，
则放入物体前，容器底部受液体压强为：p=ρ_液gh=1.1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1.1×10³Pa；
由图可知，物体完全浸没时，所受浮力为66N，此时物体排开水的体积等于物体的体积，V=${V}_{排}^{′}$=6×10^-3m³，
根据ρ=$\frac{m}{V}$可得，物体的质量：m=ρV=2×10³kg/m³×6×10^-3m³=12kg．
故答案为：（1）闸门C；阀门B；（2）见解答图；（3）1.1×10³；12．

点评 此题考查连通器原理、力的示意图的画法、液体压强的计算、阿基米德原理、密度公式的应用，涉及到的知识点较多，是一道综合性很强的题目，关键是读懂图象，能从图象中得出相关数据加以计算．