圖*為某自動注水裝置的部分結構簡圖,槓桿AOB始終在水平位置保持平衡,O為槓桿的支點,OA=3OB,豎直細杆a...
問題詳情:
圖*為某自動注水裝置的部分結構簡圖,槓桿AOB始終在水平位置保持平衡,O為槓桿的支點,OA=3OB,豎直細杆a的一端連線在槓桿的A點,另一端與高為0.2m的長方體物塊C固定;豎直細杆b的下端通過力感測器固定,上端連線在槓桿的B點(不計槓桿、細杆及連線處的重力和細杆的體積)。圓柱形水箱中有質量為3kg的水,開啟水龍頭,將水箱中的水緩慢放出,通過力感測器能顯示出細杆b對力感測器的壓力或拉力的大小;圖乙是力感測器示數F的大小隨放出水質量m變化的影象。當放出水的質量達到2kg時,物體C剛好全部露出水面,此時裝置由感測器控制開關開始注水。(g=10Nkg)求:
(1)物塊C的重力;
(2)物塊C受到的最大浮力;
(3)從開始放水到物塊C上表面剛好與液麵相平時,水對水箱底部的壓強變化了多少?
【回答】
(1)2N;(2)10N;(3)2000Pa
【解析】(1)當物體C剛好全部露出時,槓桿受到的阻力為C的重力,此時B端的拉力為6N,根據槓桿的平衡條件得到
G×OA=6N×OB
G=
(2)物體B受到的最大浮力時,B端的壓力為24N,根據槓桿的平衡條件得到
(F浮-G)×OA=24N×OB
F浮=
(3)水對水箱底部的壓強變化量
Δp=p2-p1=ρgh2-ρgh1=ρgΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
答:(1)物塊C的重力是2N;
(2)物塊C受到的最大浮力是10N;
(3)從開始放水到物塊C上表面剛好與液麵相平時,水對水箱底部的壓強變化了2000Pa。
知識點:壓強和浮力單元測試
題型:計算題
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