21.
(2021·鎮(zhèn)江模擬)
“背漂”是兒童練習(xí)游泳時(shí)常佩戴的一種救生裝置。某科技小組的同學(xué)為測量背漂浸沒在水中時(shí)的浮力,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):在底部裝有定滑輪的圓臺(tái)形容器中加入適量的水后,再靜放在水平臺(tái)秤上(如圖甲),臺(tái)秤的示數(shù)m
1為6kg,然后把質(zhì)地均勻的長方體背漂浸入水中,用一輕質(zhì)的細(xì)線通過定滑輪緩慢地將背漂拉入水中,拉力F的方向始終豎直向上,當(dāng)背漂的一半體積浸入水中時(shí)(如圖乙),臺(tái)秤的示數(shù)m
2為5kg,當(dāng)背漂的全部體積浸沒在水中時(shí),臺(tái)秤的示數(shù)m
3與m
2相比變化了2kg,則容器、水和滑輪的總重力為
N;臺(tái)秤的示數(shù)m
3為
kg;為確保兒童游泳時(shí)的安全,穿上這種背漂的兒童至少把頭部露出水面,若兒童頭部的體積占人體總體積的十分之一,兒童的密度取1.08×10
3kg/m
3 , 則穿著此背漂游泳的兒童體重不能超過
kg。(不考慮滑輪的摩擦,在整個(gè)過程中水始終沒有溢出,背漂不吸水、不變形,且未與容器接觸,取g=10N/kg,ρ
水=1.0×10
3kg/m
3)