Question

18．運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題：
（1）如圖甲描述了一艘輪船由上游通過(guò)船閘駛往下游的情況：首先關(guān)閉閥門(mén)B（用字母表示），打開(kāi)閥門(mén)A，閘室和上游水道構(gòu)成了一個(gè)連通器．當(dāng)閘室水面與上游水面相平后，打開(kāi)閘門(mén)C，船駛?cè)腴l室．
（2）請(qǐng)畫(huà)出圖乙中漂浮在液面上的木塊所受力的示意圖．
（3）上題中，正方體木塊的重力為6N，邊長(zhǎng)為10cm，有$\frac{3}{4}$的體積進(jìn)入液體中，此時(shí)液面離容器底為20cm，則容器底部所受壓強(qiáng)為1600Pa．（請(qǐng)寫(xiě)出解題思路）．

Answer 1

分析 （1）船閘是利用連通器的原理來(lái)工作的，當(dāng)連通器中的液體不流動(dòng)時(shí)，液面會(huì)保持相平，船閘工作過(guò)程中，閘室分別跟上游和下游形成連通器，用來(lái)調(diào)節(jié)水面落差，使船通行．
（2）首先根據(jù)木塊漂浮在水面上，則可判斷木塊受到的浮力與重力是一對(duì)平衡力，浮力方向豎直向上，大小等于重力，作用點(diǎn)在木塊重心上；然后根據(jù)力的示意圖的做法，用一條帶箭頭的線段把浮力和重力的大小、方向、作用點(diǎn)分別表示出來(lái)；
（3）已知木塊重力，根據(jù)物體漂浮條件可知木塊所受浮力大小，求出木塊的體積，可得木塊浸入液體中的體積，然后利用阿基米德原理可求液體的密度，又知液面離容器底的高度，利用液體壓強(qiáng)公式可求壓強(qiáng)．

解答 解：（1）當(dāng)船從上游到下游時(shí)，首先要關(guān)閉閥門(mén)B，打開(kāi)閥門(mén)A，上游的水經(jīng)過(guò)閥門(mén)A流向閘室，水面相平時(shí)，此時(shí)閘室與上游組成連通器，然后關(guān)閉閘門(mén)C，船駛?cè)腴l室；船駛?cè)腴l室后，關(guān)閉C和A，打開(kāi)B，使閘室和下游水道構(gòu)成一個(gè)連通器，當(dāng)閘室水面和下游水面相平后，關(guān)閉閘門(mén)D，船就可以駛向下游．
（2）木塊漂浮在水面上，受到的浮力與重力是一對(duì)平衡力，過(guò)木塊重心，分別沿豎直向下和豎直向上的方向畫(huà)一條帶箭頭的線段表示出浮力和重力，并標(biāo)出F_浮和G，注意兩條線段長(zhǎng)度要相等，如圖所示：

（2）解題思路：已知木塊重力，根據(jù)物體漂浮條件可知木塊所受浮力大小，求出木塊的體積，可得木塊浸入液體中的體積，然后利用阿基米德原理可求液體的密度，又知液面離容器底的高度，利用液體壓強(qiáng)公式可求壓強(qiáng)．
由圖可知，木塊漂浮，則浮力F=G=6N，
木塊浸入液體中的體積V_浸=$\frac{3}{4}$V=$\frac{3}{4}$（0.1m）³=7.5×10^-4m³，
因?yàn)镕_浮=ρ_液gV_排，
所以ρ_液=$\frac{{F}_{浮}}{g{V}_{排}}$=$\frac{6N}{10N/kg×7.5×1{0}^{-4}{m}^{3}}$=0.8×10³m³，
則容器底部所受壓強(qiáng)為p=ρ_液gh=0.8×10³m³×10N/kg×0.2m=1600Pa．
故答案為：（1）B；A；連通器；（2）見(jiàn)解答圖；（3）1600．

點(diǎn)評(píng) 本題考查連通器的實(shí)際應(yīng)用、力的示意圖的畫(huà)法、液體壓強(qiáng)的計(jì)算，同時(shí)涉及到物體浮沉條件和阿基米德原理的應(yīng)用，利用物體浮沉條件得出木塊受到的浮力，并利用阿基米德原理求出液體的密度是此題的關(guān)鍵，也是此題的難點(diǎn)．