题目内容

4.如图所示,用轻质薄木板 AB 做成杠杆,O 为支点,OA=OB=2m,地面上一质量为 2kg,边 长为 10cm 的实心正方体物块 M 用一不可伸长的细线系于 OB 的中点C,此时 AB 静止于水平位置,细线刚好被拉直,细线能承受的最大 拉力为 14N.现将小物块 P 放在 O 点的正上方的板上,对 P 施加 F=2N 的水平向左推力,使 P 沿 OA 向左做匀速直线运动,测得小物块 P 向左移动 0.4m 时,绳子对 C 点的拉力为 8N.(g=10N/kg)求:
(1)杠杆的平衡条件是:F1L1=F2L2.(用公式表示)
(2)小物块 P 向左移动 0.4m 时,物块 M 对地面压强为1200Pa.
(3)小物块 P 的质量2kg.
(4)小物块 P 向左移动过程中最多要克服摩擦力做1.4J 的功.

分析 (1)杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,是我们通过实验得出的正确结论;
(2)根据公式p=$\frac{F}{S}$求出压强;
(3)根据杠杆的平衡条件求出F1,即为物体的重力,然后根据G=mg求出质量;
(4)根据细线所承受的最大拉力和杠杆的平衡条件求出最大力臂,根据公式W=Fs求出功

解答 解:(1)杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,公式表达为:F1L1=F2L2;
(2)物体的重力为G=mg=2kg×10N/kg=20N;M在水平面上时对地面的压力为:F=G-F'=20N-8N=12N;
压强为:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{12N}{0.1m×0.1m}$=1200Pa;
(3)由杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2得:
F1=$\frac{{F}_{2}×OC}{OP}$=$\frac{8N×1m}{0.4m}$=20N;
则:物体P的重力为G=20N,质量为:
m=$\frac{{G}_{p}}{g}$=$\frac{20N}{10N/kg}$=2kg;
(3)细线能承受的最大拉力为14N,则由杠杆的平衡条件可知:
L最大=$\frac{{F}_{最大}×OC}{{F}_{1}}$=$\frac{14N×1m}{20N}$=0.7m;
P沿OA向左做匀速直线运动,f=F=2N,则所做的功为:
W=Fs=2N×0.7m=1.4J.
故答案为:(1)F1L1=F2L2;(2)1200;(3)2;(4)1.4.

点评 本题是一道力学综合题,考查了杠杆平衡条件、功等知识点,难度较大,是解答的关键.

练习册系列答案
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13.小明想知道自己喝的牛奶和身边一木块的密度,于是他和小华在老师的指导下用天平和量筒做了如下实验.
(1)将天平放在水平台上,把游码放在零刻度线处,发现指针指在分度盘的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向左(选填“左”或“右”)调.
(2)用天平测出空烧杯的质量为20.8g,在烧杯中倒入适量的牛奶,测出烧杯和牛奶的总质量如图15甲所示,将烧杯中的牛奶全部倒入量筒中,牛奶的体积如图15乙所示,则烧杯中牛奶的质量为41.2g,牛奶的密度为1.03×103kg/m3.
(3)用这种方法测出的牛奶密度会偏大(选填“偏大”或“偏小”).
(4)在测量木块密度时,老师告诉小明,不用天平、量筒,只用一把刻度、一个直柱形容器、牙签和水也能测量物质的密度,小明和小华讨论后,设计了如下实验方案,请你补充完整.
①在直柱形容器中装入适量的水,用刻度尺测出容器中此时水的深度为h1.
②将木块轻轻放入水中,使木块漂浮,用刻度尺测出容器中此时水的深度为h2.
③用牙签缓慢地把木块压入水中,使之完全浸没,用刻度尺测出容器中此时水的深度为h3.
④则木块的密度表达式ρ木块=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{3}-{h}_{1}}{ρ}_{水}$(已知水的密度为ρ水).
(5)实验结束后,聪明的小华发现用步骤(4)中的刻度尺、木块、直柱形容器、牙签和水还可以测量牛奶的密度,于是他们在(4)基础上继续进行实验.
①将直柱形容器里的水倒出,并擦拭干净,往容器中装入适量的牛奶,用刻度尺测出容器中此时牛奶的深度为h4.
②将木块轻轻放入牛奶中,使木块漂浮,用刻度尺测出容器中此时牛奶的深度为h5.
③根据(4)、(5)可以得到牛奶密度的表达式ρ牛奶=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{{h}_{4}-{h}_{1}}{ρ}_{水}$(已知水的密度为ρ水).

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