如图所示,一正方体合金块M的边长为20cm,把它挂在以O为支点的轻质杠杆的A点处,一个重为640N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡,此时M对水平

发布时间:2020-07-29 01:48:08

如图所示,一正方体合金块M的边长为20cm,把它挂在以O为支点的轻质杠杆的A点处,一个重为640N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡,此时M对水平地面的压强为1.1×104Pa,人对水平地面的压强为1.45×104Pa;若把M浸没于水中(M与容器底不接触),人用力F2仍使杠杆在水平位置平衡,此时人对地面的压强为1.15×104?Pa;已知人单独站在水平地面上,对地面的压强为1.6×104?Pa.(g取10N/kg)求:
(1)力F1的大小;
(2)合金块M的密度;
(3)当?M浸没于水中时,若剪断细绳,合金块M沉于容器底,则M对容器底的压强为多大.

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已知:OM:ON=1:3,P2=1.4×103Pa,SB=0.01m2,vA=(0.2m)3,F2=80N
求:F1,ρA,P
解:(1)因人单独站在水平地面上时,P人=1.6×104Pa,G人=640N,则由P人=得:
S===0.04m2,
∵P1=
∴F1=G人-P1s=640N-1.45×104Pa×0.04m2=60N,
F2=G人-P2s=640N-1.15×104Pa×0.04m2=180N.
(2)∵FM=F压-PMsM=1.1×104Pa×(0.2m)2=440N,
F浮=ρ水gVM=1×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=80N;
杠杆在水平位置平衡时可以得出:
OA(GM-FM)=OBF1----------①
OA(GM-F浮)=OBF2----------②
由①②可得:
===
即:GM===620N.
∴mM===62kg
ρM===7.75×103kg/m3.
(3)当M浸没于水中时,若剪断细绳,合金块M沉于容器底,则M对容器底的压强为
P′===1.35×104Pa.
答:(1)力F1的大小为60N;
(2)合金块M的密度为:7.75×103kg/m3;
(3)M对容器底的压强为1.35×104Pa.解析分析:(1)根据压强的变形公式计算出人与地面的接触面积,然后再根据P=计算出拉力F的大小;(2)先跟据杠杆平衡的条件计算出FA,然后再根据P=求出金属块的重力,再利用密度公式计算出密度的大小;(3)根据杠杆平衡的条件计算出FA,然后再根据二力平衡的条件计算出压力,根据G=mg求出B的质量,最后利用P=求出压强的大小.点评:本题要求会根据杠杆平衡的条件计算力的大小,会熟练应用密度、浮力计算公式,会灵活应用压强的计算公式.
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