Question

某提升装置中，杠杆AB能绕固定点O在竖直平面内转动，水平地面上的配重乙通过细绳竖直拉着杠杆B端。已知AO：OB=2：5，配重乙与地面的接触面积为S且S=200cm²。当在动滑轮下面挂上重1000N的物体甲静止时（甲未浸入水中），竖直向下拉绳子自由端的力为T₁，杠杆在水平位置平衡，此时配重乙对地面的压强为P₁且P₁=3.5×10⁴Pa；如果在动滑轮下挂一个质量为动滑轮质量5倍的物体丙，并把物体丙浸没在水中静止时，如图22甲所示，竖直向上拉绳子自由端的力为T₂，杠杆在水平位置平衡。此时配重乙对地面的压强为P₂且P₂=5.6×10⁴Pa。已知物体丙的质量与体积的关系的图像如图乙所示，如果不计杠杆重、绳重和滑轮轴间摩擦，图中两个滑轮所受重力相同取g=10N/kg。配重乙的体积为5×10^-2m³，求配重乙的密度。

甲

乙

Answer

【解析】

试题分析：当物体甲在空气中静止时，分别以物体甲、动滑轮、A端定滑轮、杠杆、配重乙为研究对象进行受力分析，根据力的平衡和杠杆的平衡条件列出等式，解等式得出G乙、G0之间的关系；当把物体丙浸没在水中静止时，先根据图象得出丙的密度，再对以上物体受力分析列出等式，解等式在得出G乙、G0之间的关系和乙物体的体积，联立两个方程解出G乙的大小，最后根据G=mg和求出配重乙的密度．

当物体甲在空气中静止时，分别以甲和动滑轮为研究对象，受力情况如图1所示

=1000N        

=  

以A端定滑轮为研究对象受力情况如图2所示

以杠杆为研究对象受力情况如图（3）所示

=

    选择配重乙为研究对象，受力情况如图3所示，

   ①    

当把物体丙浸没在水中静止时，各物体受力情况如下图所示。

根据图像可知，物体丙的密度为

=   

。

    ②   

由①②解得：G0=100N

G乙=1400N    m乙=140kg       

考点：此题考查的是力学的综合计算。