Question

18．如圖甲所示，在A的兩側(cè)分別掛上柱狀重物B、C后物體A水平向右做勻速直線運動，已知A、B、C的重力分別是10N、20N、30N，A的底面積為20cm²，則：
（1）物體A對桌面的壓強為？
（2）A受到摩擦力的方向是水平向左，大小為多少N；
（3）如果把C物體浸沒在足夠深的水中（如圖乙），物體A恰好水平向左做勻速直線運動，則C物體的密度是多少g/cm³（分析本題時不考慮空氣阻力、繩重、滑輪與繩間的摩擦及水的阻力，ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）水平桌面上壓強的計算公式p=$\frac{F}{S}$；
（1）物體做勻速直線運動時，受力平衡，根據(jù)A、B、C的不同大小，可根據(jù)二力的合力規(guī)律判斷A受到的摩擦力大小與方向；
（2）把C物體浸沒在足夠深的水中，物體A恰好水平向左做勻速直線運動，此時根據(jù)力的平衡，可推算出拉力、浮力的大小，再根據(jù)阿基米德原理的變形公式求出體積，進而計算物體的密度．

解答 解：（1）物體A對桌面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{10N}{20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=5000pa；
（2）由圖甲可知，物體A水平向右做勻速直線運動，此時右端的拉力與左端的拉力、向左的摩擦力平衡，即F_右=F_左+f，
則摩擦力f=F_右-F_左=G_C-G_B=30N-20N=10N，方向水平向左；
（3）如圖乙，把C物體浸沒在足夠深的水中，物體A恰好水平向左做勻速直線運動，則左側(cè)的拉力F_B與右側(cè)的拉力F_C、向右的摩擦力f′平衡，
即F_B=f′+F_C，
所以F_C=F_B-f′=20N-10N=10N，
對物體C進行受力分析可知，C受到向下的重力G_C、向上的拉力F_C和向上的浮力F_浮，
則F_浮=G_C-F_C=30N-10N=20N，
由F_浮=ρgV_排可得，物體C的體積：
V_C=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{20N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10^-3m³，
C物體的密度：
ρ_C=$\frac{m}{V}$=$\frac{\frac{G}{g}}{{V}_{C}}$=$\frac{30N}{10N/kg×2×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.5×10³kg/m³=1.5g/cm³．
故答案為：（1）5000pa；（2）水平向左； 10N；（3）1.5g/cm³

點評 解答本題的關(guān)鍵是要對物體進行正確的受力分析，據(jù)此得出相應(yīng)的力的大小和方向，再運用浮力公式、重力公式、密度公式等進行計算，尤其是求密度有一定的難度，值得關(guān)注．