Question

【題目】如圖甲所示，長方體A、B是兩個形狀完全相同、材料不同的實心物體，他們之間用細繩連接，并與滑輪組的動滑輪D連接，在向長方體容器C中緩慢加水時，用彈簧測力計拉住繩子的自由端不動，其示數F與加水質量m之間的函數關系如圖乙所示，忽略題中所有繩重以及摩擦，加水過程中A、B間的繩子始終是繃直的。已知：容器C的內底面積SC=80cm2，物體A的底面積S=20cm2，水的密度為1×103kg/m3，g取10N/kg。求：

(1)加水450g時，B所受到的浮力；

(2)動滑輪D的質量；

(3)繩子自由端的拉力F2。

Answer 1

【答案】(1) 0.8N；(2) 0.02kg；(3) 0.4N

【解析】

(1)由圖乙知：當加水210g時，物體B開始進入水中，當加水450g時，物體B恰好完全浸沒，則B的高度

則

當加水500g時，液面在A、B之間的，由于此時B處于浸沒狀態，則

B所受到的浮力是0.8N。

(2)由于長方體A、B是兩個形狀相同的物體，則

，

由圖乙知：當加水600g時，物體A開始進入水中，當加水780g時，拉力的大小不再減小，說明物體A受到的浮力不再增加；即物體A浸入水的深度不再增加；則此時物體A浸入水的深度

由于加水過程中A、B間的繩子始終是繃直的；所以，物體A沒有完全浸沒水中，物體A、B一起處于漂浮狀態，由于此時物體A、B對動滑輪的拉力為零；由于動滑輪由2股繩子承擔，則當加水質量時，繩子的拉力

所以，動滑輪的重力

則

動滑輪的質量是0.02kg。

(3)由于物體A、B一起處于漂浮狀態，根據漂浮條件可得

當加水450g時，物體B浸沒在水中，則加水500g時，則繩子的拉力

繩子的拉力是0.4N。

答：(1)加水500g時，B所受浮力為0.8N。

(2)動滑輪D的質量為0.02kg。

(3)繩子自由端的拉力F2是0.4N。