Question

【題目】某實驗小組用一個高為25cm橫截面積為100cm2的圓柱體泡沫塑料A、小鋁絲和LED小電筒等制作了航標指示燈模型，如圖所示，航標指示燈模型重為6N．A底部用細繩與浮子B（始終浸沒在水中）相連，浮子B重1N．若水位上升時，浮子B可下降；若水位下降時，浮子B可上升，使航標燈靜止時豎直且圓柱體泡沫在水面以下的高度始終為10cm．當航標燈靜止時（不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，ρ水＝1.0×103千克/米3，g＝10牛/千克）．求：

（1）航標指示燈模型受到水的浮力是多少？

（2）A底部受到細繩的拉力為多大？

（3）浮子B體積應為多大？

Answer 1

【答案】（1）10N（2）4N（3）5×10-4m3

【解析】

（1）．∵使航標燈靜止時豎直且圓柱體泡沫在水面以下的高度始終為10cm。

∴泡沫塑料A排開水的體積為：

V排=Sh=100cm2×10cm=1000cm3=1×10﹣3m3，

模型受到水的浮力：

F浮A=G排=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N；

（2）．∵航標燈靜止，泡沫塑料A受到的重力、浮力和繩子的拉力作用，

∴A受到的繩子的拉力：

FA=F浮A-G=10N-6N=4N；

（3）．繩子對B向下的拉力為：FB=FA=4N，

浮子B受到的浮力為：F浮B=GB+FB=1N+4N=5N，

浮子B的體積為：

VB=V排B==5×10-4m3。

答：（1）．泡沫塑料A受到的浮力為10N；

（2）．A底部受到細繩的拉力為4N；

（3）．浮子B的體積應為5×10-4m3。