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物理必考有一根长为l的均匀细棒.一部分浸入密度为ρ的液体中.长度为b

2024-01-13 14:51:41信息公告543

有一根长为l的均匀细棒,一部分浸入密度为ρ的液体中,长度为b,另一端搁在容器壁上,伸出器壁的长度为a,如图所示.则细棒的密度等于LvM物理好资源网(原物理ok网)

A.ρ?(1+)LvM物理好资源网(原物理ok网)

B.ρ?(1-)LvM物理好资源网(原物理ok网)

C.ρ?(1+)LvM物理好资源网(原物理ok网)

D.ρ?(1+)LvM物理好资源网(原物理ok网)

试题答案

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试题解析

对细棒进行受力分析:细棒除受器壁对它的支持力外,还受重力和浮力.若把细棒看作能绕器壁搁置点O处转动的杠杆,那么就必须确定重力和浮力的大小、方向和作用点,然后,再根据杠杆的平衡条件列等式求解.LvM物理好资源网(原物理ok网)

解答:因重力的作用点在物体的重心,由于棒是均匀的,所以重力的作用点A在棒的中心;又因细棒只有浸入液体中的部分b才受浮力,所以浮力的作用点B在浸入部分的中点.如图所示LvM物理好资源网(原物理ok网)

设均匀细棒的横截面积为S,则其重力为G=ρglS.根据阿基米德原理,浸入液体中部分受到的浮力F=ρ′gV=ρ′gbSLvM物理好资源网(原物理ok网)

由图可知,OA=-a,OB=l-a-,又设重力和浮力的力臂分别为l1、l2,则根据相似三角形的性质得:OA:OB=l1:l2LvM物理好资源网(原物理ok网)

由杠杆的平衡条件得:Gl1=Fl2LvM物理好资源网(原物理ok网)

即ρ′glS(-a)=ρgbS(l-a-)LvM物理好资源网(原物理ok网)

将上式整理后得:ρ′=ρ?(1+) LvM物理好资源网(原物理ok网)

故选A.LvM物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题综合考查杠杆平衡条件以及物体受力分析的应用,该题关键是重力和浮力的作用点应确定在何处,难度较大.LvM物理好资源网(原物理ok网)