Question

6．運(yùn)用物理知識解決問題：
（1）如圖1：一艘輪船由下游通過船閘往上游的情況，首先關(guān)閉閘門C（用字母表示），打開閥門閥門B，閘室和下游水道構(gòu)成了一個(gè)連通器．當(dāng)閘室水面與下游水面相平后，打開下游閘門，船駛?cè)腴l室．
（2）請?jiān)趫D2中畫出靜止的小球所受力的示意圖．
（3）如圖3，液面高度為0.1m，將密度為2×10³kg/m³的物體慢慢放入液體中，物體所受浮力大小與排開液體體積關(guān)系圖象如圖4，則放入物體前，容器底部受液體壓強(qiáng)為1.1×10³Pa，物體完全浸沒時(shí)，所受浮力為66N，則該物體的質(zhì)量為12kg．

Answer 1

分析 （1）上端開口，底部相連通的容器叫連通器，當(dāng)所裝同一種液體靜止不流動(dòng)時(shí)，各容器中的液面是相平的，據(jù)此分析判斷．
（2）小球在水中受到重力和浮力的作用，重力的方向豎直向下，浮力的方向豎直向上，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）根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排求出液體的密度，又知液面高度，利用p=ρ_液gh計(jì)算容器底部受液體壓強(qiáng)；

解答 解：（1）欲使下游的船通過閘開往上游，首先關(guān)閉閘門C，打開閥門B，使閘門中的水位與下游水位相平，打開下游閘門C，把船從下游駛?cè)腴l室，關(guān)閉閥門B，關(guān)閉下游閘門C，打開閥門A，使閘室中的水位與上游水位相平，打開上游閘門D，把船駛離閘室開往上游；
（2）小球漂浮在水面上，重力和浮力是一對平衡力，二者大小相等、方向相反、作用在同一直線上，如下圖所示：

（3）由圖可知，當(dāng)排開水的體積V_排=1×10^-3m³時(shí)，浮力為11N，
根據(jù)F_浮=ρ_液gV_排可得，液體的密度：ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{11N}{10N/kg×1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.1×10³kg/m³，
則放入物體前，容器底部受液體壓強(qiáng)為：p=ρ_液gh=1.1×10³kg/m³×10N/kg×0.1m=1.1×10³Pa；
由圖可知，物體完全浸沒時(shí)，所受浮力為66N，此時(shí)物體排開水的體積等于物體的體積，V=${V}_{排}^{′}$=6×10^-3m³，
根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得，物體的質(zhì)量：m=ρV=2×10³kg/m³×6×10^-3m³=12kg．
故答案為：（1）閘門C；閥門B；（2）見解答圖；（3）1.1×10³；12．

點(diǎn)評 此題考查連通器原理、力的示意圖的畫法、液體壓強(qiáng)的計(jì)算、阿基米德原理、密度公式的應(yīng)用，涉及到的知識點(diǎn)較多，是一道綜合性很強(qiáng)的題目，關(guān)鍵是讀懂圖象，能從圖象中得出相關(guān)數(shù)據(jù)加以計(jì)算．