Question

1．如圖所示，質(zhì)量為50g，體積為40cm³的鐵制小球放入盛水的水槽中，在小球正上方有一已接入電路的螺線管，小燈泡標(biāo)有“6V，3W”字樣，閉合開關(guān)后，通電螺線管中電流I與螺線管對(duì)小球吸引力F的關(guān)系如表所示（g=10N/kg，燈絲電阻不變，不考慮小球與螺線管距離遠(yuǎn)近對(duì)力F的影響）．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

（1）若槽中水深為10cm，槽底所受水的壓強(qiáng)？
（2）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，小球露出水面的體積？

Answer 1

分析 （1）利用公式p=ρgh可計(jì)算槽底所受水的壓強(qiáng)；
（2）根燈泡正常發(fā)光，可求出其電流，再?gòu)谋碇械贸鰧?duì)應(yīng)的吸引力的大��；求出球的重力，根據(jù)F_浮=G_球-F_吸引，可求出浮力的大小，再根據(jù)公式F_浮=ρ_水gV_排的變形可求出排水體積，再進(jìn)一步求出露出的體積．

解答 解：
（1）槽底所受水的壓強(qiáng)：p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1000Pa；
（2）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)：I=I_額=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{3W}{6V}$=0.5A，
由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)I=0.5A時(shí)，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，
對(duì)小球進(jìn)行受力分析可知，小球受到三個(gè)力的作用，分別是向下的重力G、向上的浮力F_浮和向上的吸引力F_吸引，在三個(gè)力的作用下，小球處于平衡狀態(tài)，
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，小球排開水的體積：
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，
小球露出水面的體積：V_露=V-V_排=40cm³-25cm³=15cm³．
答：（1）若槽中水深為10cm，槽底所受水的壓強(qiáng)為1000Pa；
（2）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，小球露出水面的體積為15cm³．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了我們對(duì)液體壓強(qiáng)公式、電功率公式、重力公式、浮力公式的綜合運(yùn)用能力，最后一問是本題的難點(diǎn)，理清思路是解答的關(guān)鍵．