如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不计重力的滑轮C、D,长方体物块A、B以及轻质

浮力 已结 1 415
沙明法
沙明法 2021-4-2 09:45

如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不计重力的滑轮C、D,长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成。物块A通过细绳与滑轮C相连,物块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:ON=1:2。已知物块A的密度为1.5×103kg/m3,底面积为0.04m2,高1 m ,物块B的重力为100N。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)当物块A的顶部刚没入水面时,底部受到水的压强大小;

(2)当物块A的顶部刚没入水面时,物块A所受的拉力大小;

(3)若水位发生变化,当电子秤的示数为55 N时,求物块A浸入水中的深度。


1条回答
  •  梁学广
    梁学广 (楼主)
    2021-4-15 09:09

    解析:

    (1)物块A顶部刚没入水面时,底部在水面下的深度等于其高度,即h=1m,故底部受到的压强为:

    p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1.0×104Pa

    (2)A物块的体积是:

    VA=SAhA=0.04m2×1m=0.04m3

    物块A的质量和重力:

    mAAVA=1.5×103kg/m3×0.04m3=60kg

    GA=mAg=60kg×10N/kg=600N

    A物块受到的浮力:

    FAgVgVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3

    =400N

    物块A受到的拉力:

    FA=GA-FA浮=600N-400N=200N

    (3)当电子称的示数是55N时,即电子称受到的压力是55N,此时电子称对物块B的支持与压力是相互作用的力,故大小相等,也为FB=55N,故杠杆N端受到的拉力为:

    FN=GB-FB=100N-55N=45N

    根据杠杆平衡条件,设M端的拉力为FM,则

    FM×OM=FN×ON

    代入数据并解之得:

    FM=90N

    绳子C端受到的拉力为:

    FC=2FM=2×90N=180N

    物块A受到的拉力:

    FA’=2FC=2×180N=360N

    此时A受到的浮力是:

    FA浮’=GA-FA’=600N-360N=240N

    这时,A排开水的体积是:

    V’=

    FA

    =

    240N

    =0.024m3

    ρg

    1.0×103kg/m3×10N/kg

    物块A深入水中的深度是:

    hA’=

    V

    =

    0.024m3

    =0.6m

    SA

    0.04m2



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