题目内容

如图所示,一正方体合金块M的边长为20cm,把它挂在以O为支点的轻质杠杆的A点处,一个重为640N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡,此时M对水平地面的压强为1.1×104Pa,人对水平地面的压强为1.45×104Pa;若把M浸没于水中(M与容器底不接触),人用力F2仍使杠杆在水平位置平衡,此时人对地面的压强为1.15×104 Pa;已知人单独站在水平地面上,对地面的压强为1.6×104 Pa.(g取10N/kg)求:

(1)力F1的大小;

(2)合金块M的密度;

(3)当 M浸没于水中时,若剪断细绳,合金块M沉于容 器底,则M对容器底的压强为多大.

(1)

    

F1=G人—p1S=640N—1.45×104Pa×0.04m2=60N     

F2=G人—p2S=640N—1.15×104Pa×0.04m2=180N

(2)杠杆在水平位置平衡时,有:

OA(GM—FM)=OBF1①

OA(GM—F浮)=OBF2②          

由①②可得,③

FM=F压=PMSM=1.1×104Pa×(0.2m)2=440N

F浮=ρ水gVM=1×103kg/m3×10N/kg×(0.2m)3=80N    

将FM=440N、F浮=80N 代入③式,解得:GM=620N

      

(3) 当M浸没于水中时,剪断细绳,合金块M沉于容器底,

       

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