题目内容
20．
如图是乳牛自动喂水装置图，出水口的横截面积为2×10-4m3，支点O到浮球球心C的距离是0到B点距离的5倍．（ρ水=1.0×103kg/m3 ，g取10N/kg）（1）这套喂水装置应用了哪些物理知识？（写出二点）
（2）A点距水塔高度为5m，活塞A处受水的压强为多大？
（3）若不考虑活塞和杆AB、0C的自重，当质量为200g的浮球浸入水中$\frac{1}{2}$时，杠杆水平，A处的活塞即能将出水口关闭，则浮球的体积为多大？
分析 （1）图中装置用到了连通器、杠杆、浮球（受到水的浮力），据此回答；
（2）根据液体压强公式求活塞A处受到水的压强；
（2）作出杠杆和浮球的受力示意图，求出活塞受到的压力，找到力臂的大小关系，利用杠杆的平衡条件求浮球受到的浮力；再根据阿基米德原理求排开水的体积（浸入水中的体积），从而求出浮球的体积．
解答 解：（1）由图可知，这套喂水装置应用了连通器原理、杠杆原理（或阿基米德原理）．
（2）活塞A处受水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa；
（3）活塞受到水的压力：F=pS=5×104Pa×2×10-4m2=10N．
浮球受到的重力：G=mg=0.2kg×10N/kg=2N．
把杠杆和浮球当作一个整体，其受力情况如图所示
为使杠杆平衡，浮力应大于重力；已知LOC=5LOB．
根据杠杆平衡条件有：FLOB=（F浮-G）×LOC
变形可得：F浮=$\frac{F{L}_{OB}}{{L}_{OC}}$+G=$\frac{10N}{5}$+2N=4N．
又因为F浮=ρ水gV排，所以V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{4N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=4×10-4m3，
根据题意可得，浮球的体积V=2V排=2×4×10-4m3=8×10-4m3 ．
答：（1）连通器原理、杠杆原理；
（2）A点距水塔高度为5m，活塞A处受水的压强为5×104Pa；
（3）浮球的体积为8×10-4m3 ．
点评 本题考查了液体压强的计算、杠杆平衡条件、阿基米德原理，作出杠杆和浮球的受力示意图是关键．
练习册系列答案
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11．
理想实验是科学发展过程中的一种重要研究方法，如图所示是伽利略曾设想的一个理想实验．该实验中的事实和推论如下：
①如果没有摩擦，小球在斜面乙位置的上升高度与原来斜面甲上自由释放时的高度相等；
②上述实验改为斜面丙的位置，小球在斜面丙上的上升高度仍与斜面乙上的情况相等；
③不断减小斜面倾角直至其成为水平面，此时小球将沿水平面做匀速直线运动；
④两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．
根据以上材料判断，正确的是（ ）
理想实验是科学发展过程中的一种重要研究方法，如图所示是伽利略曾设想的一个理想实验．该实验中的事实和推论如下：①如果没有摩擦，小球在斜面乙位置的上升高度与原来斜面甲上自由释放时的高度相等；
②上述实验改为斜面丙的位置，小球在斜面丙上的上升高度仍与斜面乙上的情况相等；
③不断减小斜面倾角直至其成为水平面，此时小球将沿水平面做匀速直线运动；
④两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面．
根据以上材料判断，正确的是（ ）
| A． | 上述中②③④是可靠事实，①是理想推论 | |
| B． | 上述理想实验步骤排列顺序正确的是④①②③ | |
| C． | 该理想实验直接证明了牛顿第一定律 | |
| D． | 该理想实验中小球的惯性消失了 |
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| A． | 50mg | B． | 50g | C． | 0.5kg | D． | 5g |
15．把一实心铁块分别置于足够深的水和酒精中，试比较这两种情况下铁块所受的浮力的大小是（ ）
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