Question

4．如图所示，B、C是体积均为10cm³的实心铁块．当B浸没在水中时，木块A恰能在水平桌面上向左匀速运动．若用铁块D替换C，使A在水平桌面上向右匀速运动，则D的质量应为（　　）（ρ_铁=7.9g/cm³，铁块B始终在水中，水与B之间的摩擦以及滑轮出的摩擦均忽略不计）

• A． 69g
• B． 10g
• C． 59g
• D． 79g

Answer 1

分析 知道处于平衡状态的物体受平衡力的作用，一对平衡力的大小相等．
B在水中，所以受到水对它的浮力作用，所以B对A的拉力为F=G-F_浮．
需要对物体A进行受力分析，确定两种情况下所受摩擦力的方向．根据二力平衡的条件列出两种情况下的关系式便可解决．

解答 解：当用铁块C时，物体A向左匀速运动，所以所受摩擦力方向水平向右．
C对A的拉力F_C=G_C，物体B在水中，受水对它向上的浮力，所以B对A的拉力F_B=G_B-F_浮．
根据二力平衡条件可知：F_C=f+F_B，
即：G_C=f+G_B-F_浮，
由于B、C是体积均为10cm³的实心铁块．所以重力相等，即G_C=G_B．
因此f=F_浮．
若换为D，物体A向右匀速运动，所以所受摩擦力方向水平向左，则
D对A的拉力F_D=G_D，B对A的拉力F_B=G_B-F_浮．
根据二力平衡条件可知：F_D+f=F_B，
即：G_D+f=G_B-F_浮，则G_D=G_B-f-F_浮  又因为f=F_浮，
所以G_D=G_B-2F_浮；即：m_Dg=ρ_铁V_Bg-2ρ_水V_Bg，
所以，m_D=ρ_铁V_B-2ρ_水V_B=7.9g/cm³×10cm³-2×1g/cm³×10cm³=59g
故选C．

点评 此题主要考查了有关二力平衡条件的应用，要知道一对平衡力的大小相等．解决此类题目的关键是做好受力分析，找到相互平衡力并确定出A所受摩擦力的方向．其中还考查了了有关浮力、合力的计算．