如图所示装置中,杠杆和滑轮的重力及滑轮的摩擦均可忽略不计,杠杆AB可以绕O点在竖直平面内自由转动,A端通过竖直方向的轻绳与滑轮组相连,在B端用一轻绳沿竖直方向将杠杆拉住,使

如图所示装置中,杠杆和滑轮的重力及滑轮的摩擦均可忽略不计,杠杆AB可以绕O点在竖直平面内自由转动,A端通过竖直方向的轻绳与滑轮组相连,在B端用一轻绳沿竖直方向将杠杆拉住,使其始终保持水平平衡.在滑轮组的下方,悬挂一圆柱形的物体,此物体被浸在圆柱形容器内的液体中.已知杠杆O点两侧的长度关系为AO=2OB,圆柱形物体的底面积为10cm2、高为12cm,圆柱形容器的底面积为50cm2.若容器中的液体为水,在水深为20cm时物体的上表面恰与水面相平,此时杠杆B端绳上的拉力为F1;打开圆柱形容器下方的阀门K,将水向外释放,直到物体露出水面的体积为其总体积的
2
3
时,将阀门K关闭,此时杠杆B端绳上的拉力为F2,且F1:F2=3:4.若容器中液体为某种未知液体,其质量与最初容器中的水的质量相等,此时未知液体的深度为18cm,杠杆B端绳上的拉力为F3.取g=10N/kg,则(  )
A. 圆柱形物体的密度为2g/cm3
B. 作用在B端的拉力F3大小为1.52N
C. 未知液体的密度为1.2g/cm3
D. 未知液体对圆柱形容器底部的压强为1980Pa
物理人气:440 ℃时间:2019-10-19 23:58:32
优质解答
(1)设放水前后作用在A端绳子的拉力分别为F1F2,圆柱体的体积为和密度分别为 V、ρ,则
F1×OB=F1×OA;F2×OB=F2×OA         
由上面两个式子可得
F1
F2
=
F1
F2
=3:4       ①
ρVg+3F1=G=ρVg                      ②
1
3
ρ
Vg+3F2=G=ρVg                   ③
联立①②③得圆柱体的密度ρ=3ρ=3×1.0g/cm3=3g/cm3.故A错误;
(2)杠杆始终保持水平平衡,则滑轮下的物体始终保持静止,又另一种液体的深度比水少2cm,
故物体浸入另一种液体的深度是12cm-2cm=10cm
水的体积是 V=50cm2×20cm-10cm2×12cm=880cm3
未知液体的体积是 V=50cm2×18cm-10cm2×10cm=800cm3
由于质量相等,ρV=ρV,故未知液体的密度 ρ=
ρV
V
=
1g/cm3×880cm3
800cm3
=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3;故C错误;
(3)F3=
OA
OB
×
1
3
(G-F)=2×
1
3
(3×103kg/m3×10N/kg×10×12×10-6m3-1.1×103kg/m3×10N/kg×10×10×10-6m3)≈1.67N;故B错误;
(4)P=ρgh=1.1×103kg/m3×10N/kg×0.18m=1980Pa;故D正确.
故选D.
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