Question

【題目】如圖所示，將質(zhì)量為80g，體積為100cm3的鐵制小球放入盛水的薄玻璃容器的水中在玻璃容器下方有一已經(jīng)接入電路的螺線管，小燈炮L標(biāo)有“6V 3W”字樣，通過(guò)螺線管的電流Ⅰ與螺線管對(duì)鐵制小球的作用力F的關(guān)系如下表所示（燈絲電阻保持不變，不考慮鐵制小球與螺線管距離的遠(yuǎn)近對(duì)作用力F的影響）求：

（1）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)鐵制小球靜止時(shí)露出水面的體積是多少？

（2）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使鐵制小球能懸停在水中，此時(shí)小燈泡消耗的功率是多大？

（3）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)鐵制小球靜止時(shí)，小球?qū)θ萜鞯椎膲毫κ嵌啻螅?/span>

Answer 1

【答案】（1）20cm3；（2）1.92W；（3）0.05N

【解析】

（1）小球的密度為：

可見(jiàn)小球的密度小于水的密度，所以，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，鐵制小球靜止時(shí)處于漂浮狀態(tài)，受到的浮力和自身的重力相等，則小球受到的浮力：

由可得，小球排開(kāi)水的體積：

則小球露出水面的體積為：

；

（2）閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使鐵制小球能懸停在水中時(shí)，小球受到的浮力為：

因小球懸停靜止時(shí)，處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件可得：

則螺線管對(duì)鐵制小球的作用力：

根據(jù)表格可知，此時(shí)電路中的電流為0.4A；

根據(jù)可得，燈泡的電阻：

所以此時(shí)小燈泡消耗的功率為：；

（3）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流：

根據(jù)表格可知，此時(shí)螺線管對(duì)鐵制小球的作用力，此時(shí)小球受到豎直向上的浮力和支持力、豎直向下的重力和螺線管對(duì)鐵制小球的作用力處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件可得：，

則小球受到的支持力：

，

因小球?qū)θ萜鞯椎膲毫�和受到的支持力是一�?duì)相互作用力，二力大小相等，所以小球?qū)θ萜鞯椎膲毫��?/span>：。