如图所示,顶面带有光滑凹槽的轻质杠杆AB可以绕支点O转动,杠杆的A端用细线沿竖直方向连接在地板上,OB=0.5m,在杠杆

如图所示,顶面带有光滑凹槽的轻质杠杆AB可以绕支点O转动,杠杆的A端用细线沿竖直方向连接在地板上,OB=0.5m,在杠杆的B端悬挂一个密度为0.8×103kg/m3的圆柱体M.地板上有一个盛满水的容器.在圆柱体M体积的[1/3]浸入水中时,从容器内溢出0.4N的水,杠杆在水平位置平衡.此时让一个质量为200g的小球从B点沿凹槽向A端匀速运动,经过4s的时间,系在A端细线的拉力恰好等于0N.若整个过程中杠杆始终保持水平平衡,则小球的运动速度为______m/s.(g取10N/kg)
ddrsir 1年前 已收到3个回答 举报

草木一秋 幼苗

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解题思路:知道圆柱体排开水重,利用阿基米德原理求圆柱体受到的浮力,再根据F浮=ρ水V排g求排开水的体积;此时圆柱体浸入体积为圆柱体体积的13,可求圆柱体的体积,又知道圆柱体的密度,利用密度公式和重力公式求圆柱体重;根据FB+G=F浮求杠杆B端受到的拉力FB,再根据杠杆平衡条件得出关系式FA×OA=FB×OB;知道小球的质量可求木块重,设小球的运动速度为v,则小球滚动的距离s=vt,可求当A端的拉力为0时,小球到O点距离(s-OB=vt-OB=v×4s-0.4m),再根据杠杆平衡条件得出G球×s′=FB×OB,据此求小球运动速度.

圆柱体受到的浮力:
F=G=0.4N,
∵FVg,
∴圆柱体浸入水中的体积:
V=V=
F浮
ρ水g=
0.4N
1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10-5m3
∴圆柱体的体积:
V=3V=3×4×10-5m3=1.2×10-4m3
圆柱体的质量:
m=ρV=0.8×103 kg/m3×1.2×10-4m3=0.096kg,
圆柱体重:
G=mg=0.096kg×10N/kg=0.96N,
所以杠杆B端受到的拉力:
FB=G-F=0.96N-0.4N=0.56N,
∵杠杆平衡,
∴FA×OA=FB×OB,
小球的质量为:
m=200g=0.2kg,
小球的重:
G=mg=0.2kg×10N/kg=2N,
设小球的运动速度为v,
则小球滚动的距离s=vt,
当A端的拉力为0时,杠杆再次平衡,此时小球到O点距离:
s′=s-OB=vt-OB=v×4s-0.5m,
∵杠杆平衡,
∴G×s′=FB×OB,
即:2N×(v×4s-0.5m)=0.56N×0.5m,
解得:
v=0.16m/s.
故答案为:0.16.

点评:
本题考点: 杠杆的平衡条件.

考点点评: 本题考查了重力公式、密度公式、速度公式、阿基米德原理、杠杆平衡条件,知识点多、综合性强,计算时要求灵活选用公式,利用好杠杆两次平衡是本题的关键.

1年前

10

曲终人散后 幼苗

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题设,杠杆平衡后,200g小球从B点向A匀速运动。

0.5÷4=0.125 m / s

其余,都是障眼浮云。

1年前

0

潇洒哥了 幼苗

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1年前

0
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