

答案:
(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片处水深为0.3m+0.2m=0.5m
F=PS=ρ液ghS=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.5m×60×10-4m²=30N
(2)由题可知当盖片B被撇开时,G浮筒+F=F浮,G浮筒=F浮-F=ρ液gV排-F浮
=1.0×10³kg/m³×10N/kg×(400×10-4m2×0.2m)-30N=80N-30N=50N
(3)当浮筒-连杆-盖片整体漂浮时,F浮=G物=50N
由此可得ρ液gV排=50N V排=5×10-3m³
浮筒在水中的深度h=V排/s=(5×10-3m³)/(4×10-2m²)=0.125m
0.125m+0.3m=0.425m
思路:
(1)根据题干所给信息,再利用液体压强公式便可算出水对盖片的压力。
(2)分析题干信息便可以知道当盖片B被撇开时,浮筒-连杆-盖片整体处于平衡状态,所受合力为0,分析出G浮筒+F=F浮,然后将数据代入便可轻松解出。
(3)分析浮筒的运动过程,当盖片B被撇开时,物体上浮,浮力等于浮筒重力。然后求出排开水的体积,根据底面积再算出浮筒在水中的深度,加上连杆长度,这就是整个物体浸在水中的深度。也就是当水深为这个深度时,盖片正好碰到排水管,盖片又自动关上。
反思:此题难度较大,不仅考察了学生的计算能力,还考察了学生对浮沉条件的理解以及对阿基米德原理的应用。而且本题运用的公式也较多。同学们在做本题时应仔细思考,很多同学在做第二问时忽略了水对盖片的压力,从而得出F浮=G浮筒。第二问错,第三问便随之也错了,这是非常可惜的。所以同学们要认真审题,多思考多分析物体的受力情况。