践行者初中物理力学典题详解第187题

初中物理杠杆-压强-浮力高难度综合题精选10

4.如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，当乙物体浸没在水中时，杠杆恰好水平平衡，A、B两端的细线均不可伸长且处于张紧状态。已知重为80N的乙物体的体积为1×10⁻³m³；质量为20kg的甲物体，其底面积为4×10⁻²m²,OB:OA=2:1，圆柱形水容器的底面积为4×10⁻³m²，取g=10N/kg。求:⑴乙物体受到的浮力;

⑵杠杆B端受到细线的拉力;

⑶甲物体对地面的压强;

⑷乙物体浸没在水中后，水对容器底增加的压强。

解析:1由题意可知:

①G乙=80N，

V乙=1×10⁻³m³，

则S乙=1×10⁻²m²，

②m甲=20kg，

则G甲=m甲g=200N，

S甲=4×10⁻²m²，

③OB:OA=2:1，

④S容=4×10⁻²m²；

2由题意可知，

因为乙浸没在水中，

所以V排=V乙=1×10⁻³m³，

所以F浮=ρ水gV排

=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1×10⁻³m³

=10N；

3对乙进行受力分析，

可知它共受到以下三个力:

①G乙↓，且G乙=80N，

②F浮↑，且F浮=10N，

③杠杆B端绳对乙的拉力F乙↑，

由平衡条件可知:

F乙=G乙-F浮=70N，

又由相互作用力性质可知，

杠杆B端受到细线的拉力FB=F乙=70N；

4由题意可知，

因为杠杆处于平衡状态，

且细线均不可伸长且处于张紧状态，

所以由杠杆平衡条件可知:

FA×OA=FB×OB，

所以FA=FB×OB/OA

=70N×2/1

=140N，

又由相互作用力性质可知，

细线对甲的拉力F甲=FA=140N；

5对甲进行受力分析，

可知它共受到以下三个力:

①G甲↓，且G甲=200N，

②F甲↑，且F甲=140N，

③地面对甲的支持力F支↑，

由平衡条件可知:

F支=G甲-F甲

=200N-140N

=60N，

又由相互作用力性质可知:

F压=F支=60N，

所以甲对地面的压强为

P=F压/S甲

=60N/4×10⁻²m²

=1500Pa；

6由题意可知:

①V排=1×10⁻³m³，

②S容=4×10⁻³m²，

所以△h=V排/S容

=1×10⁻³m³/4×10⁻³m²

=0.25m

所以△p=ρ水g△h

=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.25m

=2.5×10³pa，

或△F=F浮=10N，

△p=△F/S容

=10N/4×10⁻³m²

=2.5×10³pa.

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