Question

12．圖是一個用浮筒、小燈泡和收放線裝置A制作的航標燈模型，細線下端固定在水槽底部，航標燈總重4N．當水位上升時，A放線；水位下降時，A收線，從而使細線的拉力保持不變，航標燈靜止時浸入水中的深度h始終為5cm，排開水的體積也始終為500cm³（不計線重和摩擦）．當航標燈靜止時，求：
（1）航標燈底部受到水的壓強是500Pa．
（2）航標燈排開水的質(zhì)量為0.5kg，受到的浮力是5N．
（3）細線對航標燈的拉力為多大？

Answer 1

分析 （1）知道航標燈靜止時浸入水中的深度，根據(jù)p=ρgh求出航標燈底部受到水的壓強；
（2）知道排開水的體積，根據(jù)m=ρV求出排開水的質(zhì)量，根據(jù)阿基米德原理和G=mg求出受到的浮力；
（3）航標燈靜止時處于平衡狀態(tài)，受到豎直向上的浮力，豎直向下的重力和繩子的拉力，根據(jù)力的平衡條件求出拉力．

解答 解：（1）航標燈底部受到水的壓強：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.05m=500Pa；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$可得，排開水的體積：
m_排=ρV_排=1.0×10³kg/m³×500×10^-6m³=0.5kg，
由阿基米德原理可知，受到的浮力：
F_浮=G_排=m_排g=0.5kg×10N/kg=5N；
（3）航標燈靜止時處于平衡狀態(tài)，受到豎直向上的浮力，豎直向下的重力和繩子的拉力，
由力的平衡條件可得，細線對航標燈的拉力：
F=F_浮-G=5N-4N=1N．
答：（1）500；
（2）0.5；5；
（3）細線對航標燈的拉力為1N．

點評 本題考查了液態(tài)壓強公式、密度公式、重力公式、阿基米德原理和力平衡條件的應(yīng)用，正確的對浮筒受力分析是關(guān)鍵．