为了响应“健康重庆”的号召,小林和爸爸周末到郊外去钓鱼,他在亲近大自然的同时还观察到爸爸在钓鱼前要“试漂”来确定铅坠(铅坠由合金制成)的大小,尽量使“浮标”更灵敏(如图甲所示),图乙是浮标和铅坠的位置示意图.若球形浮标的体积为15cm
3,铅坠的密度为11g/cm
3.(取水的密度ρ
水=1.0×10
3kg/m
3,g=10N/kg)
(1)若铅坠在水面下1.2m处,它受到水的压强是多大?
(2)有经验的钓鱼者会使浮标体积
的浸入水中,此时浮标受到的浮力是多大?
(3)小林看见爸爸有一种体积为0.5cm
3的铅坠,如果使用这种铅坠,浮标静止时浸入水中的体积有多大?(铅坠未接触池底,不计浮标的质量,不计钓线、鱼钩和鱼饵的体积及质量)
答案:
分析:(1)知道水深和水的密度,利用液体压强公式求铅坠受到水的压强;
(2)浮标求出排开水的体积和水的密度,利用阿基米德原理求浮标受到的浮力;
(3)由题知,铅坠未接触池底,不计浮标的质量,不计钓线、鱼钩和鱼饵的体积及质量,铅坠受到的浮力等于自重,再利用阿基米德原理求浮标和铅坠排开水的体积,利用V排′=V浸+V铅坠求出浮标浸入水中的体积V浸.
解答:解:(1)铅坠受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2m=1.2×104Pa;
(2)浮标有的体积浸入水中时:
浮标浸入水中的体积:
V排=V浮标=×15cm3=10cm3=10-5m3
浮标受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-5m3=0.1N;
(3)铅坠的质量:
m=ρV=11g/cm3×0.5cm3=5.5g=5.5×10-3kg
铅坠受到的重力:
G=mg=5.5×10-3kg×10N/kg=0.055N
由于铅坠未接触池底,浮标和铅坠静止时受到的浮力:
F浮′=G=0.055N
根据阿基米德原理,此时排开水的体积
V排′===5.5×10-6m3=5.5cm3
浮标浸入水中的体积
V浸=V排′-V铅坠=5.5cm3-0.5cm3=5cm3.
答:(1)铅坠在水面下1.2m处受到水的压强是1.2×104Pa;
(2)此时浮标受到的浮力是0.1N;
(3)浮标静止时浸入水中的体积为5cm3.