Question

4．如图甲所示，在A的两侧分别挂上柱状重物B、C后物体A水平向右做匀速直线运动，已知A、B、C的重力分别是10N、20N、30N，则A受到摩擦力的方向是水平向左，大小是10N，如果把C物体浸没在足够深的水中（如图乙），物体A恰好水平向左做匀速直线运动，则C物体的密度是1.5g/cm³（分析本题时不考虑空气阻力、绳重、滑轮与绳间的摩擦及水的阻力，g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）物体做匀速直线运动时，受力平衡，根据A、B、C的不同大小，可根据二力的合力规律判断A受到的摩擦力大小与方向；
（2）把C物体浸没在足够深的水中，物体A恰好水平向左做匀速直线运动，此时根据力的平衡，可推算出拉力、浮力的大小，再根据阿基米德原理的变形公式求出体积，进而计算物体的密度．

解答 解：（1）读图甲可知，物体A水平向右做匀速直线运动，此时右端的拉力与左端的拉力、摩擦力平衡，即20N+f=30N，
则摩擦力f=30N-20N=10N，方向水平向左；
（2）如图乙，把C物体浸没在足够深的水中，物体A恰好水平向左做匀速直线运动，则左侧的拉力F_B，与右侧的摩擦力f′、拉力F_C平衡，
即F_B=f′+F_C，
则F_C=F_B-f′=20N-10N=10N，
对物体C进行受力分析可知，C受到向下的重力、向上的拉力和浮力，
则F_浮=G-F_C=30N-10N=20N，
由公式F_浮=ρgV_排可得，
V_C=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{20N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-3m³，
C物体的密度：ρ_C=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{{V}_{C}}$=$\frac{30N}{10N/kg×2×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³=1.5g/cm³．
故答案为：水平向左；10；1.5．

点评 解答本题的关键是要对物体进行正确的受力分析，据此得出相应的力的大小和方向，再运用浮力公式、重力公式、密度公式等进行计算，尤其是求密度有一定的难度，值得关注．