Question

重為G₁的金屬塊靜止在水平地面上時，對地面的壓強為4.5×10⁴ Pa；現(xiàn)將金屬塊用細繩掛在輕質(zhì)杠桿的A端，B端懸掛重為G₂的物體，如圖所示．當杠桿在水平位置平衡時，金屬塊對地面的壓強為3×10⁴ Pa，已知B端所掛物體的質(zhì)量為4kg，OA：OB=2：3．要使金屬塊離開地面，則（g取10N/kg）（ ）

A．輕質(zhì)杠桿B端所掛物體的質(zhì)量至少為5kg
B．金屬塊對地面的壓強只需減少1.5×10⁴Pa
C．只需移動支點的位置，使支點左右兩側(cè)的力臂之比為2：9
D．只需移動支點的位置，使支點左右兩側(cè)的力臂之比為5：1

Answer 1

【答案】分析：金屬塊靜止在水平地面上，設地面的受力面積為S，根據(jù)壓強公式列出壓力、受力面積、壓強的關系式．
當B端掛4kg物體時，杠桿杠桿平衡條件求出杠桿A端的力．再根據(jù)壓強公式列出壓力、受力面積、壓強的關系式．
由兩個壓強公式求出金屬塊重力大�。�金屬塊重力是解決本題的關鍵．
要使金屬塊離開地面，根據(jù)杠桿平衡條件，求出杠桿B端掛的物體質(zhì)量，或支點的位置等．
解答：解：金屬塊靜止在水平地面上，對地面的壓強為4.5×10⁴ Pa，
設地面的受力面積為S，
由壓強公式p=得：=4.5×10⁴ Pa--①
B端所掛物體的質(zhì)量為4kg，OA：OB=2：3，由杠桿平衡條件得，=，
所以，=，
所以，F(xiàn)₁=60N．
此時金屬塊對地面的壓強為3×10⁴ Pa，由壓強公式p=得：=3×10⁴ Pa--②
得，G₁=180N．
（1）要使金屬塊離開地面，金屬塊的重力全部加在杠桿的A端，
在杠桿B端掛物體的質(zhì)量為m，根據(jù)杠桿平衡條件得，=，
所以，=，
解得，m=12kg．
所以要使金屬塊離開地面，在杠桿B端掛物體的質(zhì)量為12kg．
（2）B端所掛物體的質(zhì)量為4kg，金屬塊對地面的壓強為3×10⁴ Pa，要使金屬塊離開地面，金屬塊對地面的壓強只需減少3×10⁴Pa．
（3）B端所掛物體的質(zhì)量為4kg，要使金屬塊離開地面，杠桿A端和B端杠桿受到力的比值是==，所以使支點左右兩側(cè)的力臂之比為2：9．
故選C．
點評：本題是比較難的題目，兩次根據(jù)壓強公式列出壓力、受力面積、壓強的等式，求得金屬塊的重力是此題的關鍵．然后根據(jù)杠桿平衡條件求出支點移動的位置或杠桿右端所掛物體的質(zhì)量．本題重點考考查了壓強和杠桿的平衡條件．