如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图.该装置主要由滑轮C、D,物体A、B以及轻质杠杆MN组成.物体A通过细绳与滑轮C

如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图.该装置主要由滑轮C、D,物体A、B以及轻质杠杆MN组成.物体A通过细绳与滑轮C相连,物体B通过细绳与杠杆相连.杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动,杠杆始终在水平位置平衡,且MO:MN=1:3.物体B受到的重力为100N,A的底面积为0.04m2,高1m.当物体A恰好浸没在水中时,物体B对电子秤的压力为F1;若水位下降至物体A恰好完全露出水面时,物体B对电子秤的压力为F2,已知:每个滑轮的重力为20N,F1﹕F2=27﹕7.滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,g取10N/kg.求:

(1)物体A的底部距水面深为0.75m时,A受到的浮力F
(2)物体A的密度ρA
(3)如果把细绳由N端向左移动到N,处,电子秤的示数恰好为零,NN′﹕MN=17﹕60,此时物体A露出水面的体积V
lyps123 1年前 已收到1个回答 举报

smile889 幼苗

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解题思路:(1)已知A的底面积和距离水面的深度,根据公式FgSh0可求A受到的浮力;
(2)当A恰好完全浸没在水中时,对各个物体进行受力分析得出等量关系;当A恰好完全露出水面时:对各个物体进行受力分析得出等量关系;各个关系式联立解出A的密度;
(3)当把N移到N′处时对各个物体进行受力分析得出等量关系;求出A所受浮力的大小;最后根据浮力公式求出A排开水的体积,进一步求出A露出水面的体积.

(1)由阿基米德原理可知:FgSh0=1000kg/m3×10N/kg×0.04m2×0.75m=300N;
答:A受到的浮力为300N;
(2)当A恰好完全浸没在水中时:受力分析图;

对A和动滑轮C受力分析如图1(a):2TC1+F浮1=GA+G…(1);
对动滑轮D受力分析如图1(b):2TD1=TC1′+G…(2);
对杠杆MN受力分析如图1(c)所示:TD1′×OM=T1′×ON…(3);
对B受力分析如图1(d):F1+T1=GB…(4);
当A恰好完全露出水面时:

对A和动滑轮C受力分析如图2(a):2TC2=GA+G…(5);
对动滑轮D受力分析如图2(b):2TD2=TC2′+G…(6);
对杠杆MN受力分析如图2(c)所示:TD2′×OM=T2′×ON…(7);
对B受力分析如图2(d):F2+T2=GB…(8);
又因为:F1:F2=27:7…(9);
解(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)得:GA=600N;
∴ρA=
GA
gSh=1.5×103kg/m3;ρA=
GA
gSh=
600N
10N/kg×0.04m2×1m=1.5×103kg/m3
答:物体A的密度为1.5×103kg/m3
(3)当把N移到N′处时:

对A和动滑轮C受力分析如图3(a):2TC3+F浮3=GA+G…(11);
对动滑轮D受力分析如图3(b):2TD3=TC3′+G…(12);
对杠杆MN受力分析如图3(c)所示:TD3′×OM=T3′×ON′…(13);
对B受力分析如图3(d):T3=GB=100N…(14);
解(10)(11)(12)(13)(14)得:F浮3=200N;
∴V=
F浮3
ρ水g=
200N
1000kg/m3×10N/kg=0.02m3
物体A露出水面的体积:V=V-V=0.04m3-0.02m3=0.02m3
答:A露出水面的体积为0.02m3

点评:
本题考点: 浮力大小的计算;密度的计算;杠杆的平衡条件;滑轮组及其工作特点.

考点点评: 本题考查浮力、密度、体积等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对物体进行受力分析,本题难度很大,解题时一定要认真仔细.

1年前

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