如图是小明设计的一个通过简单机械检测水位的装置示意图,该装置主要由滑轮C、物体A、B以及杠杆DE组成,物体B通过细绳与滑轮相连,物体A通过细绳与杠杆相连.杠杆可以绕支

发布时间:2020-08-08 20:30:33

如图是小明设计的一个通过简单机械检测水位的装置示意图,该装置主要由滑轮C、物体A、B以及杠杆DE组成,物体B通过细绳与滑轮相连,物体A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OD:OE=1:2.物体A受到的重力为800N.B的底面积为2m2,当容器内装满水时,物体B恰好浸没在水中,物体A对地面的压强为P1;在使用过程中放水阀门打开,当物体B完全露出水面时,物体A对地面的压强为P2,此时容器底部受到的压强与物体B恰好浸没在水中底部受到压强的变化量为200Pa.已知:滑轮的重力为120N,P1﹕P2=3﹕1.杠杆和细绳的质量均忽略不计,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B的重力;
(2)物体B的密度.

网友回答

解:(1)B在刚好完全浸没到刚好完全露出时水面下降的深度h===0.02m,
所以物体B高hB=h=0.02m,
物体B体积V=SB×hB=2m2×0.02m=0.04m3,
B完全浸没时的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N,
B在刚好完全浸没时,杠杆平衡得,FD×OD=FE×OE,即OD:OE=1:2=(GA-P1SA):【G动+2(GB-F浮)】,
也就是1:2=(800N-P1SA):【12ON+2(GB-400N)】①
B刚好完全露出水面时,杠杆平衡得,×OD=×OE,即OD:OE=1:2=(GA-P2SA):(G动+2GB),
也就是1:2=(800N-P2SA):(12ON+2GB)?②
∵P1:P2=3:1,
∴P1SA:P2SA=3:1???③
由①②③式解得GB=540N.
(2)mB===54kg,
ρB===1350kg/m3.
答::(1)物体B的重力为540N;
(2)物体B的密度为1350kg/m3.
解析分析:(1)B在刚好完全浸没和刚好完全露出时水对容器底部压强的变化量已知,可利用液体压强公式P=ρgh求出水面下降的深度,即为B的高,可求出B的体积.
(2)利用阿基米德原理求出B完全浸没时的浮力F浮.
(3)①B在刚好完全浸没时,杠杆平衡,此时杠杆D端所受拉力FD=G动+2(GB-F浮);E端所受拉力FE=GA-P1SA,利用杠杆平衡原理可得一等式.
②B刚好完全露出水面时,杠杆平衡,此时杠杆D端所受拉力=G动+2GB;E端所受拉力=GA-P2SA,利用杠杆平衡原理可得一等式.
③利用P1:P2=3:1可得关于GB的方程,即可求得GB.
(4)先求出B的质量,再利用密度公式求出B的密度.

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.
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