Question

如图所示，在轻质杠杆OA的A端挂一边长为10cm的正方形石块，在OA的中点施加一竖直向上的力F，当力F=40N时，杠杆在水平位置平衡，则石块重

 

N．其密度为

 

kg/m³，将石块浸没于盛水的烧杯中，若杠杆仍在水平方向再次平衡，则F=

 

N．

Answer 1

分析：根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可求石块的重力，根据公式ρ=

m

V

可求石块的密度，石块浸没后，根据公式F_浮=ρgV_排求出石块的浮力，重力减去浮力就等于现在石块受到的向下的力，再根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂可求拉力F的大小．

解答：解：由图，根据杠杆平衡条件F?

OA

2

=G?OA，
所以石块重为G=

F

2

=

40N

2

=20N，
石块体积为V=L³=（0.1m）³=10^-3m³，
石块密度ρ=

m

V

=

G g

V

=

20N 10N/kg

10-3m3

=2×103kg/m3，
石块浸没后所受浮力F_浮=ρ_水gV_排=1000kg/m³×10N/kg×10^-3m³=10N，
石块受到向下的力为F_下=G-F_浮=20N-10N=10N，
根据杠杆平衡条件F1?

OA

2

=F下?OA，
所以F₁=2F_下=2×10N=20N．
故答案为：20；2×10³；20．

点评：本题考查根据杠杆平衡条件求重力、拉力的计算，求物体密度的计算，根据浮力公式求浮力的计算，关键是应用杠杆的平衡条件和各个公式及其变形的灵活运用，难点是求石块浸没后所受的合力，这也是本题的重点．