【解題思路和方法】
這是一道利用壓強(qiáng),浮力等知識(shí)解決實(shí)際問題的綜合題,涉及的物理公式,物理過程比較多.對(duì)于這樣的題目,同學(xué)們不要急于求解,先根據(jù)所求量和已知量對(duì)物理過程進(jìn)行分析,形成解題思路,再具體運(yùn)算.
分析方法:要求水箱中水的深度,根據(jù)圖21,已知細(xì)線的長(zhǎng)度,閥門C的厚度,如果再知道浮筒B在水中的深度即可.浮筒B在水中的深度由它的受力情況決定.
對(duì)浮筒B進(jìn)行受力分析:受到向上的浮力,向下的重力,閥門對(duì)它向下的拉力.因?yàn)锽靜止,有:F浮= GB+ F拉 ,根據(jù)阿基米德原理,F浮中含有B在水中的體積即在水中的深度,但F拉的大小不知道.
對(duì)閥門C進(jìn)行受力分析:受到向上的拉力和向下的壓力.因?yàn)镃靜止,有:F拉 = F壓
而C受的拉力大小等于C對(duì)B的拉力大小,又F壓=PSC ,P=ρ(h+l)g
分析到此,同學(xué)們可看出,利用F浮= GB+ F拉可求出B在水中的深度,進(jìn)而求出水箱中水的深度.
【參考答案】
設(shè)浮子B浸入水中的深度為h時(shí)閥門C剛好被拉開.
以B為研究對(duì)象,受力分析如圖甲所示
F浮= GB+ F拉
以C為研究對(duì)象,受力分析如圖乙所示
F拉 = F壓
因?yàn)镕拉= F拉
所以 F浮= GB + F壓
ρ水gSBh= mBg +ρ水gSC(h +l )
帶入數(shù)據(jù)解得:h= 30cm
則水深為:H=h+ l+d
=30cm+10cm+1.5cm
=41.5cm