Question

科技小组的同学用长方形泡沫塑料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浸入水中的深度始终为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）
（1）泡沫塑料A底部受到水的压强是多大？
（2）航标灯静止受到的浮力是多大？
（3）泡沫塑料A浸入水中深度为5cm时，浮子B的体积为多大？

Answer

（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）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，而拉力等于泡沫塑料A受到的浮力减去航标灯模型的总重，再利用阿基米德原理求浮子B的体积．
【解析】
（1）A底部受到水的压强：
p=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.05m=490Pa；
（2）航标灯静止时：
F浮=G排=0.5kg×9.8N/kg=4.9N；
（3）A受到的绳子的拉力为：FA=F浮-G=4.9N-4N=0.9N，
绳子对B向下的拉力为：FB=FA=0.9N，
浮子B受到的浮力为：F浮=GB+FB=0.5N+0.9N=1.4N
浮子B的体积为：
V=V排==≈1.4×10-4m3．
答：（1）泡沫塑料A底部受到水的压强是490Pa；
（2）航标灯静止受到的浮力是4.9N；
（3）泡沫塑料A浸入水中深度为5cm时，浮子B的体积为1.4×10-4m3．