Question

如圖21所示，A為直立固定的水管，底部活塞B與水管接觸良好且無摩擦，其中裝入適量的水，水不會流出，活塞與水管壁間沒有摩擦。活塞通過豎直硬桿與輕質(zhì)杠桿OCD的C點相連，O為杠桿的固定轉(zhuǎn)軸。一個滑輪組，其自由端與杠桿的D點相連�；�輪組下面掛著一個重為G的物體E。當水對活塞的壓強為4×10³Pa時，杠桿在水平位置平衡。已知OC:CD=1:2,活塞B的橫截面積為30cm²,活塞與硬桿總重為3N。動滑輪自重為2N。不計繩重和摩擦。求：（1）容器中水受到的重力；（2）物體E的質(zhì)量。（g=10N/kg）

 

 

Answer 1

．解：（1）F=pS=4×10³Pa×30×10^-4m²=12N

A是直通型容器，水的重力等于水的壓力G_水=F =12N        

（2）以活塞與硬桿為研究對象，如圖6甲所示，活塞與硬桿受到自身的重力G、水的壓力F和杠桿的支持力N，那么杠桿的支持力N=G+F=12N+3N=15N

以杠桿OCD為研究對象，硬桿對杠桿的壓力N´也為15N，繩作用于桿的向上的拉力為F_D，如圖6乙所示，杠桿OCD處于平衡，則有

N´= N

N´×OC= F_D×OD

F_D = N´×

F_D = 15N×

F_D = 5N                                                                

以動滑輪為研究對象時，受力分析如圖6丙所示，動滑輪受到向上的拉力為2T ¢，受到向下的拉力為T₁，受到向下的重力G_動。

2T ¢=T₁+G_動

T ¢=F_D=5N，G_動=2N，那么T₁=8N                          ……（1分）

以物體E為研究對象時，受力分析如圖6丁所示，重物受到向上的拉力為T₁ ¢，受到向下的重力G

G=T₁ ¢=T₁=8N   m=0.8kg                                      ……（1分）

注：正確畫出受力分析示意圖