题目内容

【题目】如图装置中,轻质杠杆支点为O,不吸水的正方体A和B通过轻质细线连接悬挂于D点,物体C悬挂于E点,杠杆在水平位置平衡.水平桌面上的柱形容器重为6N、底面积为、高为34cm.已知、,,A和B的边长、连接A和B的细线长以及B的下表面到容器底的距离均为10cm,O、D两点间的距离为20cm,O、E两点间的距离为80cm.求:

(1)C物体的重力;

(2)向容器中缓慢加入5kg的水,同时调节物体C的位置使杠杆始终在水平位置平衡.此时容器底部受到水的压强

(3)在(2)问的基础上,剪断A上方的细线,待A、B静止后,容器对水平桌面的压强.

【答案】(1)5N(2)3000pa(3)3700pa

【解析】

(1)当容器中没有水时,物体C悬挂于E点.杠杆在水平位置平衡;由图知,O为支点,D为阻力作用点,阻力为

,

OD为阻力臂,动力为

,

OE为动力臂; 根据杠杆的平衡条件可得:

;

(2)B物体质量:

,

B物体密度:

B的上表面距容器底的高度:

当往容器中加入质量为5kg的水时,由 可知加入的水的体积为:

,

没有B物体时水的深度:

可知B浸没在水中, 当B浸没在水中时,柱形容器中水的深度:

,

此时容器底部受到水的压强为:

;

(3)由题意可知,

,

,

当剪断细线,假设AB全部浸入水中,则

可得AB在剪断细线后,在水中会处于悬浮状态,其排开水的体积:

柱形容器的容积:

容器中水的体积和所排开的水的总体积:

可得溢出水的体积:

容器对水平面的压力:

静止后容器对水平面的压强:

.

答:(1)C物体的重力为5N;

(2)容器底部受到水的压强为3000pa;

(3)容器对水平桌面的压强为3700pa.

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