科技小组的同学用长方体泡沫塑料A、三脚架和灯泡等制作了一个航标灯模型(如图),总重为4N,A底部与浮子B用细绳相连.水位上升时,浮子B下降;水位下降时,浮子B上升,使航标灯静止时A浸人水中的深度始终为5cm,排开水的质量为500g,浮子B重0.5N(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,g=10N/kg)
求:(1)泡沫塑料A底部受到水的压强是多少?
(2)航标灯静止时,长方体泡沫塑料A受到的浮力是多少?
(3)航标灯静止时,细绳对长方体泡沫塑料A的拉力是多少?
(4)航标灯静止时,浮子B的体积是多少?
解:(1)A底部受到水的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
(2)航标灯静止时:
F浮A=G排=0.5kg×10N/kg=5N;
(3)A受到的绳子的拉力:
FA=F浮A-G=5N-4N=1N;
(4)绳子对B向下的拉力为:FB=FA=1N,
浮子B受到的浮力为:F浮=GB+FB=0.5N+1N=1.5N
浮子B的体积为:
V=V排===1.5×10-4m3.
答:(1)泡沫塑料A底部受到水的压强是500Pa;
(2)航标灯静止受到的浮力是5N;
(3)航标灯静止时,细绳对长方体泡沫塑料A的拉力为1N;
(4)航标灯静止时,浮子B的体积为1.5×10-4m3.
(1)知道泡沫塑料A底部所处的深度和水的密度,利用液体压强公式求其受到的压强大小;
(2)知道航标灯静止时排开水的质量,利用阿基米德原理求航标灯受到的浮力;
(3)先对沫塑料A受力分析可知,泡沫塑料A的拉力等于泡沫塑料A受到的浮力减去航标灯模型的总重;
(4)航标灯静止时,浮子B受的浮力(竖直向上)等于竖直向下的重力加上拉力,而再利用阿基米德原理求浮子B的体积.
点评:本题考查了力的合成(力的平衡)、阿基米德原理、物体的浮沉条件(漂浮条件)、液体的压强计算,正确对浮子B进行受力分析是本题的关键.