如图所示,轻质水平木杆AB可以绕O点转动,在杆的B端用细线悬挂了盛满水的正方体容器,使该容器静止在水平桌面上,该容器的边长为10cm,质量为0.2kg,已知AO长度是OB长度的3倍,在A点用F=4N的力竖直向下拉木杆时,容器对水平桌面的压力为N,水对容器底部的压力为N,(不计容器的厚度,ρ_水=1.0×10_kg/m_,g取10N/kg)
分析:
要求出容器对水平桌面的压力,首先求出容器和水的总重力,然后求出绳对容器的拉力.则压力等于总重力减绳的拉力.
要用到密度的知识m=ρV计算水的质量,然后根据G=mg计算重力.
绳对容器的拉力要根据杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂.
容器是柱体,所以水对容器底的压力等于水的重力.或根据液体压强公式计算出水对底面的压强,然后根据公式F=pS计算出水对底面的压力.
解答:
根据杠杆的平衡条件:
F_A•OA=F_B•OB
又OA=3OB
所以F_B=3F_A=3×4N=12N
容器的边长a=10cm=0.1m
由ρ=$\frac {m}{V}$得,m_水=ρ_水V=1.0×10_kg/m_×(0.1m)_=1kg
所以水和容器的总重力为G=(m_容+m_水)g=(0.2kg+1kg)×10N/kg=12N
所以容器对桌面的压力F=G-F_B=12N-12N=0N
因为是正方体容器,所以F_压=G_水=m_水g=1kg×10N/kg=10N
故答案为:0;10.
点评:
此题考查了杠杆平衡条件的应用,首先掌握杠杆的平衡条件,关键分析出杠杆所受的力及对应的力臂.在此题中还用到了密度的知识及重力的计算.
如图所示,重力不计的一木板可绕O点无摩擦转动,在A端挂一边长为50cm的正方体P,一个体重为500N的中学生站在B点时,P对地面的压强刚好为零,且OA=1m,OB=3m,则物体P的重力为N,当人向左走1m时,P对地面的压强为Pa.
分析:
中学生站在B点时,P对地面的压强刚好为零,说明绳对物体的拉力等于物体的重力,根据杠杆平衡条件F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$可计算物体P的重力,当人向左走1m时,人的力臂变小,绳对正方体P的拉力变小,正方体P对地面的压力等于重力减去拉力,根据压强公式可计算P对地面的压强.
解答:
解:∵F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$
∴G×1m=500N×3m
G=1500N
∵F$_1$L$_1$=F$_2$L$_2$
∴G$_1$×1m=500N×(3m-1m)
G$_1$=1000N
F_压=G-G$_1$=1500N-1000N=500N
P=$\frac {F}{S}$$\frac {500}{0.5m×0.5m}$=2000pa
答案为:1500N,2000Pa.
点评:
本题考查学生对杠杆平衡条件和压强公式的理解和运用.
如图所示,物体甲静止在水平地面上,对地面的压强是5.4×10_Pa.有一重力可忽略不计杠杆AB,支点为0,且OA:0B=2:1.将甲挂在杠杆的B端,在A端施50N竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,此时物体甲对地面的压强变为1.8×10_Pa.当物体甲对地面的压力刚好为零时,在杠杆A端应施N竖直向下的拉力.
分析:
(1)物体第一次放在水平地面上时,对地面的压力等于重力,根据压强的公式表示出物体重力的大小.
(2)物体第二次挂在杠杆上,对杠杆的拉力等于它的重力和受到的支持力的差,根据杠杆的平衡条件列出等式就可以求出物体的重力.
(3)当物体甲对地面的压力刚好为零时,物体对杠杆的拉力等于自身的重力,根据杠杆平衡条件就可以求出作用在A端的拉力.
解答:
解:(1)设正方体底面积为S,
①物体甲静止在水平地面上,对地面的压强P$_1$=$\frac {G}{S}$,所以物体甲的重力G=P$_1$S;
②当把甲挂在杠杆的B端,在A端施50N竖直向下的拉力时,杠杆在水平位置平衡,此时物体甲对地面的压强P$_2$=$\frac {F_压}{S}$,所以此时物体甲对地面的压力F_压=P$_2$S,
∵力的作用是相互的,
∴地面对物体甲的支持力F_支=F_压,
物体甲对杠杆的拉力F_拉=G-F_支;
(2)由杠杆平衡条件得:F$_1$•OA=F_拉•OB,
即:F$_1$•OA=(P$_1$S-P$_2$S)•OB,
由题知:P$_1$=5.4×10_Pa;P$_2$=1.8×10_Pa;F$_1$=50N;OA:0B=2:1,
解得:S=$\frac {2F$_1$}{P$_1$-P$_2$}$=$\frac {2×50N}{5.4×10_Pa-1.8×10_Pa}$=$\frac {5}{18}$×10_m_;
物体重力G=P$_1$S=5.4×10_Pa×$\frac {5}{18}$×10_m_=150N,
(3)当正方体甲对地面的压力刚好为零时,G•OB=F$_1$′•OA,
∴F$_1$′=$\frac {G×OB}{OA}$=150N×$\frac {1}{2}$=75N
故答案为:75.
点评:
本题难度较大,需要先明确第一次平衡时右边阻力怎么求,压力与重力的大小关系,压强的计算等,综合性强.
如图所示,轻质木杆AB可以绕O点转动,OA的长度是OB的三倍,A端细线下所挂280N的重物静止在水平地面上,在B点用600N的动力竖直向下拉动,木杆静止不动,则重物对水平地面的压力为N.
分析:
当物体在地面上静止时,物体对地面的压力等于物体的重力减去杠杆对其向上的拉力.由于拉力不知道,可以利用杠杆的平衡条件,先求出拉力,才能解决此题.
确定杠杆的类型可以从动力与阻力的大小关系比较确定,也可以从动力臂与阻力臂的大小关系去确定.
解答:
解:以杠杆为研究对象,杠杆A点受到物体G对其竖直向下的拉力F_A和B点竖直向下的拉力F_B,杠杆不动,即处于平衡状态.根据杠杆的平衡条件,所以F_A×OA=F_B×OB.
由于F_B=600N,OA=3OB,可以求得F_A=200N.由于物体间力的作用是相互的,所以杠杆对物体G的拉力竖直向上且等于200N.
以物体G为研究对象,其受到三个力的作用:杠杆对其向上的拉力F_拉=200N,重力为280N,地面对其竖直向上的支持力F_支.
物体处于静止状态,所以这三个力平衡即:G=F_支+F_拉,从而可以求得F_支等于80N.
故答案为:80.
点评:
这是一道综合性较强的题目,它将杠杆的平衡条件与物体的平衡联系在一起.将物体与杠杆建立不了一个系统,如何将两个物体独立出来,分别进行研究分析是解决此题的关键.