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物理考题:质量相等的铁块和铜块.分别挂在杠杆的两端.杠杆处于平衡状态.

2024-01-14 17:02:23信息公告228

质量相等的铁块和铜块,分别挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡状态,若将铜块和铁块同时浸没在水中,则杠杆GyN物理好资源网(原物理ok网)

A.仍保持平衡GyN物理好资源网(原物理ok网)

B.铁块一端下沉GyN物理好资源网(原物理ok网)

C.铜块一端下沉GyN物理好资源网(原物理ok网)

D.无法判断GyN物理好资源网(原物理ok网)

试题答案

CGyN物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

根据原来杠杆处于平衡状态,利用杠杆的平衡条件可以得到该杠杆是一个等臂杠杆.GyN物理好资源网(原物理ok网)

然后求出铜块和铁块浸没在水中时,受到的浮力,比得出其浮力的大小关系;分别表示出铁块和铜块此时的力矩.通过比较力矩的大小确定其倾斜的方向.GyN物理好资源网(原物理ok网)

解答:由于两者质量相等,所以设铁块和铜块的质量为m,GyN物理好资源网(原物理ok网)

杠杆又处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件可得:mgL1=mgL2,所以该杠杆是一个等臂杠杆,即L1=L2=L.GyN物理好资源网(原物理ok网)

铁块和铜块浸没在水中时,铁块受到的浮力:FgV=ρg,同理铜块受到的浮力:Fg,由于ρ铁<ρ铜,所以ρg>ρg,GyN物理好资源网(原物理ok网)

即铁块受到的浮力大于铜块受到的浮力;GyN物理好资源网(原物理ok网)

此时作用在杠杆上的力是重力减去它们受到的浮力即:G-FGyN物理好资源网(原物理ok网)

由此可知铁块产生的力矩(力臂和力的乘积):(mg-ρg)L,同理铜块产生的力矩:(mg-ρg),GyN物理好资源网(原物理ok网)

由于铜块受到的浮力小于铁块受到的浮力,所以:(mg-ρg)L<(mg-ρg)L,GyN物理好资源网(原物理ok网)

杠杆将向力矩大的一方,即铜块一侧倾斜,故铜块一端下沉.GyN物理好资源网(原物理ok网)

综上分析故选C.GyN物理好资源网(原物理ok网)

点评:杠杆之所以不再平衡,关键是铜块和铁块受到了浮力的作用,因此确定铜块和铁块受到的浮力大小是解决此题的关键.GyN物理好资源网(原物理ok网)