Question

如图所示，一个质量为40g、体积为50cm³的铁制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一已经接入电路的螺线管，小灯泡标有“6V 3W' 字样，通过螺线管的电流I与螺线管对铁制小球的作用力F的关系如下表所示。本题中，g=10N/kg，灯泡电阻保持不变，不考虑小球与螺线管距离的远近对力F的影响。

I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5
F/N	0.05	0.1	0.15	0.2	0.25

（1）断开开关，铁制小球静止时露出水面的体积是多大？

（2）闭合开关，调节滑动变阻器使铁制小球能够悬:浮在水中，此时，小灯泡消耗的功率是多大？

（3）闭合开关，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，当铁制小球静止时，小球对容器底的压力是多大？

Answer

(1)；(2)0.48W ；(3)0.15N。

【解析】

(1)小球受到的重力：

开关断开后，小球上浮最终漂浮，此时，根据阿基米德原理可得，小球排开水的体积：

所以小球露出体积：

(2)浸没在水中静止时，小球所受浮力：

此时由受力分析可知：

此时作用力:

查表可知，此时电路中的电流根据灯的铭牌可知: 

此时灯泡消耗的功率是:

(3)当小灯泡正常发光时:

查表可知此时通电螺线管对小球的吸引力,当小球沉底静止时，由受力分析可知：

带入数据可知容器对小球的支持力，故小球对容器底的压力。

答：(1)断开开关，铁制小球静止时露出水面的体积是；

(2)小灯泡消耗的功率是0.48W；

(3)小球对容器底的压力是0.15N。