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图*为某自动注水装置的部分结构简图,杠杆AOB始终在水平位置保持平衡,O为杠杆的支点,OA=3OB,竖直细杆a的一端连接在杠杆的A点,另一端与高为0.2m的长方体物块C固定;竖直细杆b的下端通过力传感器固定,上端连接在杠杆的B点(不计杠杆、细杆及连接处的重力和细杆的体积)。圆柱形水箱中有质量为3kg的水,打开水龙头,将水箱中的水缓慢放出,通过力传感器能显示出细杆b对力传感器的压力或拉力的大小;图乙是力传感器示数F的大小随放出水质量m变化的图像。当放出水的质量达到2kg时,物体C刚好全部露出水面,此时装置由传感器控制开关开始注水。(g=10Nkg)求:
(1)物块C的重力;
(2)物块C受到的最大浮力;
(3)从开始放水到物块C上表面刚好与液面相平时,水对水箱底部的压强变化了多少?
【回答】
(1)2N;(2)10N;(3)2000Pa
【解析】(1)当物体C刚好全部露出时,杠杆受到的阻力为C的重力,此时B端的拉力为6N,根据杠杆的平衡条件得到
G×OA=6N×OB
G=
(2)物体B受到的最大浮力时,B端的压力为24N,根据杠杆的平衡条件得到
(F浮-G)×OA=24N×OB
F浮=
(3)水对水箱底部的压强变化量
Δp=p2-p1=ρgh2-ρgh1=ρgΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
答:(1)物块C的重力是2N;
(2)物块C受到的最大浮力是10N;
(3)从开始放水到物块C上表面刚好与液面相平时,水对水箱底部的压强变化了2000Pa。
知识点:压强和浮力单元测试
题型:计算题
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