Question

18．运用知识解决问题：

（1）请根据人造连通器--船闸的示意图（如图1），说明从下游驶向上游时船闸的工作原理．
答：当有船需要经船闸从下游到上游时，首先要打开阀门B使下游水道和闸室构成一个连通器，当闸室水面下降到和下游水面相平后，打开闸门，船驶入闸室．
（2）如图2所示，O点为杠杆AB的质点，OA：OB=2：3，物体甲和乙分别挂在杠杆A、B两端，杠杆平衡，已知物体甲、乙的体积之比是2：1，物体甲的密度ρ_甲=6×10³kg/m³，则物体乙的密度是多少？
（3）如图3所示，使用手压式抽水机抽水，请在图中画出动力臂．

Answer 1

分析 （1）船闸是利用连通器的原理来工作的，当连通器中的液体不流动时，液面会保持相平，船闸工作过程中，闸室分别跟上游和下游形成连通器，用来调节水面落差，使船通行；
（2）知道杠杆两边力臂大小关系，根据杠杆平衡条件可求两边力的大小关系，即甲和乙的重力大小关系，又知道甲和乙的体积关系，可求二者的密度关系，又知道家的密度，可求乙的密度．
（3）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点．②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线．③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂．

解答 解：（1）当船从下游驶向船闸时，先打开阀门B，此时闸室与下游组成连通器，闸室内的水通过阀门B流出，水面相平时，打开下游闸门，船进入闸室；
进入闸室后，关闭阀门B和下游闸门，打开阀门A，此时上游与闸室组成连通器，上游的水通过阀门A流向闸室，水面相平时，打开上游闸门，船平稳地驶向上游，再关闭阀门A和上游闸门．
（2）根据杠杆平衡条件得：
G_甲×OA=G_乙×OB
根据G=mg、ρ=$\frac{m}{V}$可得，ρ_甲V_甲g×OA=ρ_乙V_乙g×OB，
解得：ρ_乙=$\frac{{V}_{甲}×OA}{{V}_{乙}×OB}$×ρ_甲=$\frac{2}{1}$×$\frac{2}{3}$×6×10³kg/m³=8×10³kg/m³．
（3）首先确定支点0；然后反向延长动力的作用线（用虚线）；再由支点向动力作用线做垂线．如图所示：

故答案为：
（1）B；连通器；下游；
（2）8×10³kg/m³；
（3）见解答图．

点评 本题考查了学生对连通器原理、重力公式、密度公式、杠杆平衡条件、力臂的画法的掌握和运用，难点在（2），要求灵活运用所学公式推导出甲乙物体的密度大小关系．