如图所示,科技小组的同学用长方体泡沫塑料、三脚架和灯泡等制作了一个航标灯模型A,A部分总重为4N,A底部与浮子B用细绳相连.某时刻航标灯静止时,长方体泡沫塑料浸入水中的深度为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,g取10N/kg),则下列选项正确的是A.当水位上升时,B也向上运动,泡沫塑料A平衡时浸入水中的深度也会增加B.水位在正常使用范围内上升和下降时,泡沫塑料A静止平衡后,底部受到水的压强总是50PaC.浮子B受到的浮力为1ND.航标灯静止时,浮子B体积应为1.5×10-4m3
网友回答
D
解析分析:对浮子B受力分析:浮子B受到重力、水的浮力、A对B的拉力,F浮B=GB+F拉,而F拉+GA=F浮A,
所以,F浮A=GA+F浮B-GB,水位上升时,浮子B下降;水位下降时,浮子B?上升,但GA、F浮B、GB都不变,A受到的浮力不变,使航标灯静止时A浸入水中的深度不变、底部受到水的压强不变;
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;
航标灯静止时,浮子B受的浮力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.
解答:如图,滑轮为定滑轮,A对B的拉力等于B对A的拉力,都为F拉,
浮子B受到重力GB、水的浮力F浮B、A对B的拉力,
∴F浮B=GB+F拉,
A受到的浮力大小等于A部分总重加上B对A的拉力,
即:F拉+GA=F浮A,
∴F浮A=GA+F浮B-GB,
∵水位上升时,浮子B下降;水位下降时,浮子B上升,但GA、F浮B、GB都不变,
∴A受到的浮力不变,
∵F浮=ρ水v排g,
∴A排开水的体积不变,A浸入水中的深度不变,故A错;
∵p=ρgh,
∴A底部受到水的压强不变:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa,故B错;
A受到的浮力:
F浮=G排=m排g=0.5kg×10N/kg=5N,
A对绳子的拉力:F拉=F浮-GA=5N-4N=1N,
B受到的浮力:F浮′=GB+F拉=0.5N+1N=1.5N,故C错;
∵F浮=ρ水v排g,
∴B的体积:
v=v排===1.5×10-4m3,故D正确.
故选D.
点评:本题考查了力的合成(力的平衡)、阿基米德原理、物体的浮沉条件(漂浮条件)、液体的压强计算,涉及到两次对物体进行受力分析,综合性强,属于难题.