题目内容
3．
如图所示是物理兴趣小组的同学设计的测量空气密度的装置示意图．其中C是氢气球，DE是以O点为转轴的水平杠杆．滑轮B挂在氢气球下，细绳绕过滑轮B分别竖直提升配重A与杠杆D端，弹簧测力计在杠杆E端竖直向上拉动杠杆．配重A的质量是3kg，与地面的接触面积为20cm2，OD：OE=1：2，滑轮重为2N，氢气球球皮重为10N．某组同学制作的氢气球体积为2m3，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的示数F为3N．杠杆和细绳所受的重力及机械摩擦忽略不计，球皮厚度忽略不计，氢气的密度为0.09kg/m3．求：（1）空气的密度为多少？
（2）配重A对地面的压强为多少？
分析 （1）对氢气球在空中静止，受到的力为平衡力；对其受力分析可得，受到竖直向下的重力和拉力、以及竖直向上的浮力；根据杠杆的平衡条件求出作用在D点的力；对动滑轮受力分析可知绳子对氢气球向下的拉力等于动滑轮的重力与两根滑轮绳子的拉力，再根据阿基米德原理和G=mg求出空气的密度．
（2）先求出配重A的重力，A的重力和滑轮绳子的拉力之差即为其对地面的压力，应用压强公式求出A对地面的压强．
解答 解：（1）由杠杆平衡条件得：FD•OD=F•OE，
弹簧测力计作用在D点的力为：FD=$\frac{OE}{OD}$F=$\frac{2}{1}$×3N=6N，
绳子对氢气球的拉力为：FB=2FD+G物=2×6N+2N=14N，
氢气球的重力为：G氢=ρ氢gV=0.09kg/m3×10N/kg×2m3=1.8N
受到的浮力为：F浮=G氢+G皮+T=1.8N+10N+14N=25.8N
根据阿基米德原理可得ρ空=$\frac{{F}_{浮}}{gV}$=$\frac{25.8N}{10N/kg×2{m}^{3}}$=1.29kg/m3；
（2）A的重力：GA=mAg=3kg×10N/kg=30N，
A对地面的压力：F压=GA-FD=30N-6N=24N，
A对地面的压强：p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{24N}{20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.2×104Pa；
答：（1）空气的密度为1.29kg/m3；
（2）配重A对地面的压强为1.2×104Pa．
点评 此类问题是一道复杂的综合题目，要会正确的对物体进行受力分析，结合平衡状态求解出各力的大小，进而利用杠杆的平衡条件和阿基米德原理进行分析求解．
练习册系列答案
相关题目
10．关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ）
| A． | 牛顿第一定律是牛顿通过实验总结出来的 | |
| B． | 它说明力是使物体运动状态改变的原因 | |
| C． | 它表明物体不受力时，保持静止或匀速直线运动 | |
| D． | 它表明要维持物体的运动，必须对物体施加力 |
18．如图所示的四个情景中，由光的直线传播形成的是（ ）
| A． |  屏幕上的手影 | B． |  水中的笔向上翘起 | ||
| C． |  平面镜中的像 | D． |  眼睛被放大镜放大 |
8．如图所示的铁环，加热后，则铁环的（ ）
| A． | 内径增大，缺口变小 | B． | 内径减小，缺口增大 | ||
| C． | 内径增大，缺口增大 | D． | 内径变小，缺口变小 |
15．2012年4月下旬，九年级同学将参加体育中考，同学们都积极准备每个考试项目．下面说法错误的是（ ）
| A． | 同学们在长跑过程中，皮肤血管舒张，散热增加 | |
| B． | 同学们听到枪声立即起跑，这种现象属于条件反射 | |
| C． | 同学们投掷铅球，离手后铅球能在空中继续飞行是受到人的推力的作用 | |
| D． | 投篮时，同学们脚往地一蹬，身体就能离开地面，说明力的作用是相互的 |
如图所示是竖直向上抛出的篮球在空中的运动轨迹，则在此过程中，篮球所受重力的方向竖直向下（选填“竖直向下”、“竖直向上”或“不确定”）；若篮球重为5N，向上运动的过程中受到空气的阻力大小为1N，则篮球在上升过程中受到的合力为6N．