Question

【題目】如圖所示，一質量為40g、體積為50cm3的鐵制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一已經接入電路的螺線管，小燈泡標有“6V 3W”字樣，通過螺線管的電流I與螺線管對鐵制小球的作用力F的關系如下表所示。本題中，g=10N/kg，燈絲電阻保持不變，不考慮小球與螺線管距離的遠近對力F的影響。

(1)斷開開關，鐵制小球靜止時露出水面的體積是多少cm3____？

(2)閉合開關，調節滑動變阻器使鐵制小球能夠懸浮在水中，此時，小燈泡消耗的功率是多大____？

(3)閉合開關，調節滑動變阻器使小燈泡正常發光，當鐵制小球靜止時，小球對容器底的壓力是多大____？

Answer 1

【答案】 1×10-5m3 0.48W 0.15N

【解析】(1)小球受到的重力G＝mg＝40×103kg×10N/kg＝0.4NS斷開后,小球上浮最終漂浮,此時F浮＝G根據阿基米德原理 V排＝ ＝＝4×105m3所以小球露出體積V露＝VV排＝5×105m34×105m3＝1×105m3(2)浸沒在水中靜止時,小球所受浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103×10×50×106N＝0.5N，此時由受力分析可知：G+F＝F浮 代入數據解出F＝0.1N查表可知，此時電路中的電流I＝0.2A根據燈的銘牌可知 RL＝＝12Ω

此時燈泡消耗的功率是PL＝I2RL＝0.22×12W＝0.48W(3)當小燈泡正常發光時,I＝IL＝＝0.5A查表可知此時通電螺線管對小球的吸引力F＝0.25N,當小球沉底靜止時,由受力分析可知：F+G＝F浮+N帶入數據可知容器對小球的支持力N＝0.15N…0.

故小球對容器底的壓力F壓＝0.15N.