Question

5．如圖所示，科技小組的同學用長方體泡沫塑料A、三腳架和燈泡等制作了一個總重為4N的航標燈模型． A底部與浮子B用細繩相連．水位上升時，浮子B下降；水位下降時，浮子B上升．如果航標燈靜止時泡沫塑料A浸入水中的體積始終為500cm³，浮子B重0.5N，不計繩重和繩與滑輪間的摩擦，浮子B的體積為1.5×10^-4m³．（g=10N/kg）

Answer 1

分析 航標燈靜止時，浮子B受的浮力（豎直向上）等于豎直向下的重力加上拉力，而拉力等于泡沫塑料A受到的浮力減去航標燈模型的總重，再利用阿基米德原理求浮子B的體積．

解答 解：航標燈靜止時：
F_浮=ρ_液gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×500×10^-6m³=5N；
A受到的繩子的拉力為：F_A=F_浮-G=5N-4N=1N，
繩子對B向下的拉力為：F_B=F_A=1N，
浮子B受到的浮力為：F_浮′=G_B+F_B=0.5N+1N=1.5N
浮子B的體積為：
V=V_排′=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{1.5N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.5×10^-4m³．
故答案為：1.5×10^-4．

點評 本題考查了力的合成（力的平衡）、阿基米德原理、物體的浮沉條件（漂浮條件），正確對浮子B進行受力分析是本題的關鍵．