Question

6．大海茫茫，為了給航船指路，人們發(fā)明了航標(biāo)指示燈．如圖是一個(gè)用浮筒、燈泡和收放線裝置A制作的航標(biāo)燈示意圖，細(xì)線下端固定在航標(biāo)站底部，航標(biāo)燈總質(zhì)量為80kg．當(dāng)水位上升時(shí)，A放線；水位下降時(shí)，A收線，從而使細(xì)線的拉力保持不變．航標(biāo)燈靜止時(shí)浸入水中的深度h始終為2m，排開水的體積始終為0.1m³當(dāng)航標(biāo)燈靜止時(shí)，求：
（1）航標(biāo)燈受到的重力是多少N？
（2）航標(biāo)燈下表面受到水的壓強(qiáng)是多少Pa？
（3）剪斷細(xì)線后，航標(biāo)燈靜止時(shí)受到的浮力為多大？

Answer 1

分析 （1）知道航標(biāo)燈的總質(zhì)量，利用G=mg求其受到的重力；
（2）由圖知航標(biāo)燈下表面所處的深度，利用p=ρgh求受到水的壓強(qiáng)；
（3）利用阿基米德原理求未剪斷細(xì)線受到的浮力，因?yàn)榇藭r(shí)受到的浮力大于重力，所以剪斷細(xì)線后，航標(biāo)燈將上浮一些、最后漂浮，靜止時(shí)受到的浮力等于航標(biāo)燈的重力．

解答 解：
（1）航標(biāo)燈受到的重力：
G=mg=80kg×10N/kg=800N；
（2）由題知，航標(biāo)燈下表面所處的深度h=2m，則下表面受到水的壓強(qiáng)：
p=ρ_水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2m=2×10⁴Pa；
（3）未剪斷細(xì)線時(shí)航標(biāo)燈受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.1m³=1000N，
因?yàn)镕_浮＞G，
所以剪斷細(xì)線后，航標(biāo)燈將上浮一些、最后漂浮，靜止時(shí)航標(biāo)燈受到的浮力：
F_浮′=G=800N．
答：（1）航標(biāo)燈受到的重力是800N；
（2）航標(biāo)燈下表面受到水的壓強(qiáng)是2×10⁴Pa；
（3）剪斷細(xì)線后，航標(biāo)燈靜止時(shí)受到的浮力為800N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力公式、液體壓強(qiáng)公式、阿基米德原理和物體浮沉條件的應(yīng)用，難點(diǎn)在第三問(wèn)，確定剪斷細(xì)線后航標(biāo)燈所處的狀態(tài)是關(guān)鍵．