（2009?攀枝花）如圖所示，一質(zhì)量為40g、體積為50cm3的鐵制小球放入盛水的薄玻璃容器中，在玻璃容器下方有一已經(jīng)接入電路的螺線管，小燈泡標(biāo)有“6V 3W”字樣，通過螺線管的電流I與螺線管對鐵制小球的作用力F的關(guān)系如下表所示．本題中，g=10N/kg，燈絲電阻保持不變，不考慮小球與螺線管距離的遠(yuǎn)近對力F的影響．
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）斷開開關(guān)，鐵制小球靜止時露出水面的體積是多大？
（2）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使鐵制小球能夠懸浮在水中，此時，小燈泡消耗的功率是多大？
（3）閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使小燈泡正常發(fā)光，當(dāng)鐵制小球靜止時，小球?qū)θ萜鞯椎膲毫κ嵌啻螅?/div>
分析：（1）S斷開后，小球上浮最終漂浮，此時F浮=G，由浮力算出 V排再由小球體積減去 V排就是露出水面的體積．
（2）先算出小球懸浮在水中，螺線管對小球的力，再從表中找出對應(yīng)的電流．由小燈泡標(biāo)有“6V 3W”字樣，算出電阻，就可算出小燈泡消耗的功率．
（3）先算出小燈泡正常發(fā)光時的電流，從表中找出此時通電螺線管對小球的吸引力，然后對小球進(jìn)行受力分析，算出容器對小球的支持力即可算出小球?qū)θ萜鞯椎膲毫Γ?/div>
解答：解：（1）小球受到的重力G=mg=40×10-3kg×10N/kg=0.4N
S斷開后，小球上浮最終漂浮，此時F浮=G
根據(jù)阿基米德原理 V排=
F浮
ρ水g
=
0.4
1.0×103×10
m3=4×10-5m3
所以小球露出體積V露=V-V排=5×10-5m3-4×10-5m3=1×10-5m3
（2）浸沒在水中靜止時，小球所受浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103×10×50×10-6N=0.5N
此時由受力分析可知：G+F=F浮   代入數(shù)據(jù)解出F=0.1N
查表可知，此時電路中的電流I=0.2A
根據(jù)燈的銘牌可知 RL=
UL2
PL
=
62
3
Ω=12Ω
此時燈泡消耗的功率是PL=I2RL=0.22×12W=0.48W
（3）當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，I=IL=
PL
UL
=
3
6
A=0.5A
查表可知此時通電螺線管對小球的吸引力F=0.25N
當(dāng)小球沉底靜止時，由受力分析可知：F+G=F浮+N
帶入數(shù)據(jù)可知容器對小球的支持力N=0.15N…0．
故小球?qū)θ萜鞯椎膲毫壓=0.15N．
點(diǎn)評：本題涉及到的知識面比較廣．包括電功率的計算、浮力的計算、物體的受力分析．力學(xué)和電學(xué)通過表中數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，難度較大，綜合性強(qiáng)，對鍛煉學(xué)生的綜合思維能力有一定幫助．
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