(2014•怀柔区二模)将高为20cm的圆柱体甲放在水平地面上,细绳的一端系于圆柱体甲上表面的中央,另一端竖直拉着杠杆的

(2014•怀柔区二模)将高为20cm的圆柱体甲放在水平地面上,细绳的一端系于圆柱体甲上表面的中央,另一端竖直拉着杠杆的A端.当把质量为800g的圆柱体乙悬挂在杠杆的B端并处于圆柱形容器M中时,杠杆在水平位置平衡,如图所示,此时圆柱体甲对水平地面的压强为3200Pa.把质量为900g的水注入容器M中,水未溢出,水静止后,水对容器M底面的压强为2500Pa,圆柱体甲对水平地面的压强为5000Pa.已知:AO:OB=2:3,容器M的底面积为60cm2,不计杠杆的质量,g取10N/kg,则圆柱体甲的密度为______kg/m3
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美美85 幼苗

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解题思路:(1)设甲的密度为ρ,底面积为S,利用杠杆的平衡条件得出两个关于ρ、S的方程,然后利用数学知识将S消除,即可解得甲的密度.
(2)关键点在于求解注水后乙物体对杠杆的力的大小:先利用液体压强的变形公式求出注水后水面的高度h1,然后利用密度公式求出没有物体浸没在水中时水面的高度h2,则乙物体排开水的体积为V=(h1-h2)×S容器;然后将其代入浮力公式解得乙物体受到的浮力,再根据力的合成求出注水后乙物体对杠杆的力的大小.

(1)由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2
F×AO=F×OB
(mg-F)×2=0.8Kg×10N/kg×3
(ρ×S×0.2m×10N/kg-3200Pa×S)×2=0.8Kg×10N/kg×3…①
(2)由液体压强公式P=hgρ得h1=[p/ρg]=[2500Pa
1.0×103kg/m3×10N/kg=0.25m
由ρ=
m/V],得h2=
m
ρS容=
0.9kg
1.0×103kg/m3×0.006m2=0.15m则乙物体排开水的体积为:V=(h1-h2)×S容器=0.1m×0.006m2=0.0006m3
乙物体受到的浮力为FVg=1.0×103kg/m3×0.0006m3×10N/kg=6N
∵灌水后,乙物体受重力、拉力、浮力,
∴灌水后乙物体提供的阻力F2=G-F=8N-6N=2N
(3)注水后根据杠杆的平衡条件得
(ρ×S×0.2m×10N/kg-5000Pa×S)×2=2N×3…②
由①②两式解得ρ=2.8×103kg/m3
故答案为:2.8×103

点评:
本题考点: 密度的计算;杠杆的平衡分析法及其应用.

考点点评: 本题涉及到的知识点较多,考查杠杆的平衡条件、浮力大小的计算、液体压强大小的计算的综合运用,属于难度较大的题目.解题时注意浮力公式和液体压强公式的灵活运用.

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