问题 问答题

如图甲所示,杠杆AB能绕固定点O在竖直平面内转动,水平地面上的配重乙通过细绳竖直拉着杠杆B端.已知AO:OB=2:5,配重乙与地面的接触面积为S且S=0.04m2.当在动滑轮下面挂上重200N的物体甲静止时,竖直向上拉绳子自由端的力为T1,杠杆在水平位置平衡,此时配重乙对地面的压强为P1且P1=8800Pa;如果在物体甲下面挂一个质量为动滑轮质量5倍的物体丙,并把物体丙浸没在水中静止时,竖直向上拉绳子自由端的力为T2,杠杆在水平位置平衡.此时配重乙对地面的压强为P2且P2=8200Pa.已知物体丙的质量与体积的关系的图象如图乙所示,配重乙的体积为5×10-3m3,如果不计杠杆重、绳重和滑轮轴间摩擦,取g=10N/kg.求配重乙的密度.

答案

(1)当动滑轮下挂物体甲时,物体甲和动滑轮有两段绳子承担,

所以绳子自由端受到的拉力T1=

1
2
(G+G)=
1
2
(G+200N),

杠杆A点受到的拉力为FA=

1
2
(G+200N),

物体乙对地面的压力为F=p1S=8800Pa×0.04m2=352N,

物体乙受到的支持力为F=F=352N,

物体乙受到的拉力为F=G-F=G-352N,

杠杆B点受到的拉力为FB=F=G-352N,

根据杠杆平衡条件得,FA×OA=FB×OB,

所以,

1
2
(G+200N)×2=(G-352N)×5--①

(2)物体丙的密度ρ=

m
V
=
20g
8cm3
=2.5g/cm3

当物体甲下挂物体丙,并且物体丙浸没在水中,

物体丙受到浮力为:FgV

G
ρg
=
ρ×5G
ρ
=2G

绳子自由端受到的拉力T2=

1
2
(G+G+G-F)=
1
2
(4G+200N),

杠杆A点受到的拉力为F'A=

1
2
(4G+200N),

物体乙对地面的压力为F'=p2S=8200Pa×0.04m2=328N,

物体乙受到的支持力为F'=F'=328N,

物体乙受到的拉力为F'=G-F'=G-328N,

杠杆B点受到的拉力为F'B=F'=G-328N,

根据杠杆平衡条件得,F'A×OA=F'B×OB,

所以,

1
2
(4G+200N)×2=(G-328N)×5--②

由①②得,G=40N;G=400N.

m=

G
g
=
400N
10N/kg
=40kg.

ρ=

m
V
=
40kg
10-3m3
=8×103kg/m3

答:配重乙的密度是8×103kg/m3

单项选择题
问答题