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践行者初中物理力学典题详解第629题

解析:(1)由题意可知:

①VB=50cm³=50×10⁻⁶m³，

②ρB=7.8×10³kg/m³，

则:mB=ρBVB

=7.8×10³kg/m³×50×10⁻⁶m³=0.39kg，

GB=mBg

=0.39kg×10N/kg=3.9N，

小球B浸没在水中时，V排=VB，

则它受到的浮力F浮=ρ水gV排

=1.0×10³kg/m³×10N/kg×50×10⁻⁶m³

=0.5N；

(2)当小球B匀速下沉时，对B进行受力分析，

可知它在竖直方向共受到以下三个力:

①重力GB=3.9N↓，

②浮力F浮=0.5N↑，

③绳对B的拉力F↑，

由力的平衡条件可知:F=GB-F浮

=3.9N-0.5N=3.4N，

又由力的相互作用可知:

小球B对细棒的拉力F'=F=3.4N；

因为忽略细棒和绳的质量和体积，

所以对细棒进行受力分析，

可知它在竖直方向共受到以下两个力:

①B对细棒的拉力F'=3.4N，

②瓶底对细棒的支持力F支，

由力的平衡条件可知:

F支=F'=3.4N，

又由力的相互作用可知:

细棒对瓶底的压力F压=F支=3.4N。

(3)水满后，装置离开水面，匀速上升时:

由题意可知:

①m瓶=110g=0.11kg，

则G瓶=m瓶g=0.11kg×10N/kg=1.1N，

②V瓶=2.5L=2.5×10⁻³m³，

则:V水=V瓶=2.5×10⁻³m³，

m水=ρ水V水

=1.0×10³kg/m³×2.5×10⁻³m

=2.5kg，

G水=m水g

=2.5kg×10N/kg=25N，

③G球=3.9N，

则:W总=(G瓶+G水+G球)h

=(3.9N+25N+1.1N)h

=30N×h，

W有=G水h=25N×h，

η=W有/W总×100%

=25N×h/30N×h ×100%

≈83.3%。

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