重为G1的金属块静止在水平地面上时,对地面的压强为4.5×104Pa;现将金属块用细绳挂在轻质杠杆的A端,B端悬挂重为G2的物体,如图所示。当杠杆在水平位置平衡时,金属块对地面的压强为3×104Pa,已知B端所挂物体的质量为4kg,OA:OB=2:3.要使金属块离开地面,则(g取10N/kg)( )
A.轻质杠杆B端所挂物体的质量至少为5kg
B.金属块对地面的压强只需减少1.5×104Pa
C.只需移动支点的位置,使支点左右两侧的力臂之比为2:9
D.只需移动支点的位置,使支点左右两侧的力臂之比为5:1
答案:C
解析:
金属块静止在水平地面上,对地面的压强为4.5×104 Pa,
设地面的受力面积为S,
由压强公式得:
B端所挂物体的质量为4kg,OA:OB=2:3,由杠杆平衡条件得,
所以,
解得:F1=60N。
此时金属块对地面的压强为3×104 Pa,由压强公式得:
得,G1=180N。
(1)要使金属块离开地面,金属块的重力全部加在杠杆的A端,
在杠杆B端挂物体的质量为m,根据杠杆平衡条件得,
所以,
解得,m=12kg。
所以要使金属块离开地面,在杠杆B端挂物体的质量为12kg。
(2)B端所挂物体的质量为4kg,金属块对地面的压强为3×104 Pa,要使金属块离开地面,金属块对地面的压强只需减少3×104Pa。
(3)B端所挂物体的质量为4kg,要使金属块离开地面,杠杆A端和B端杠杆受到力的比值是
所以使支点左右两侧的力臂之比为2:9。
故选:C。
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