[组图]杠杆
杠杆
如图所示,有一质量不计的轻质硬杆,中部支起后构成一不等臂杠杆,在它两端(A,B)分别挂上一个物体,在空气中恰好平衡,在下列情况下将两物体都浸入液体中,杠杆还平衡吗?(1)甲、乙为同种物质,没入水中。
(2)甲、乙为不同种物质且ρ甲>ρ乙,没入水中。
(3)甲、乙为同种物质,甲在水中,乙在酒精中。
(4)甲、乙为不同种物质(ρ甲>ρ乙),甲在水中,乙在酒精中。
[分析] 在空气中平衡,应满足平衡条件:G甲l1=G乙l2,浸没到液体中时,两物体受力情况如图所示,是否仍能平衡,这要根据平衡条件来判定。
(1)甲、乙为同种物质,没入水中:
FA=G甲-F浮1=G甲
,
FB=G乙-F浮2=G乙
,
l1=l2,G甲l1=G乙l2,ρ甲=ρ乙,
,
,
,
故FAl1=FBl2,杠杆仍平衡。
(2)甲乙为不同物质(ρ甲>ρ乙)没入水中,同理,
,
,
由于ρ甲>ρ乙,G甲l1=G乙l2,故
,
因此,FAl1>FBl2,杠杆不再平衡,甲将下沉。
(3)甲乙为同种物质,甲在水中,乙在酒精中,同理
,
,
由于ρ甲=ρ乙,G甲l1=G乙l2,ρ水>ρ酒,且
,
因此,FAl1<FBl2,杠杆不再平衡,乙将下沉。
若将甲乙交换,甲在酒精中,乙在水中,则甲下沉。
(4)甲、乙为不同物质(ρ甲>ρ乙)且甲在水中,乙在酒精中,同前面的分析
,
,
由于ρ甲>ρ乙,G甲l1=G乙l2,ρ水>ρ酒,
那么
的大小不能得出结论,还要知道ρ甲,ρ乙的值,才能判定。
答案:(1)杠杆仍平衡(2)杠杆不能平衡,甲将下沉 (3)杠杆不再平衡,乙将下沉(4)不能判定,还应知道ρ甲与ρ乙的值才能判定。
(2)甲、乙为不同种物质且ρ甲>ρ乙,没入水中。
(3)甲、乙为同种物质,甲在水中,乙在酒精中。
(4)甲、乙为不同种物质(ρ甲>ρ乙),甲在水中,乙在酒精中。
[分析] 在空气中平衡,应满足平衡条件:G甲l1=G乙l2,浸没到液体中时,两物体受力情况如图所示,是否仍能平衡,这要根据平衡条件来判定。
(1)甲、乙为同种物质,没入水中:
FA=G甲-F浮1=G甲
,FB=G乙-F浮2=G乙
,l1=l2,G甲l1=G乙l2,ρ甲=ρ乙,
,
,
,故FAl1=FBl2,杠杆仍平衡。
(2)甲乙为不同物质(ρ甲>ρ乙)没入水中,同理,
,
,由于ρ甲>ρ乙,G甲l1=G乙l2,故
,因此,FAl1>FBl2,杠杆不再平衡,甲将下沉。
(3)甲乙为同种物质,甲在水中,乙在酒精中,同理
,
,由于ρ甲=ρ乙,G甲l1=G乙l2,ρ水>ρ酒,且
,因此,FAl1<FBl2,杠杆不再平衡,乙将下沉。
若将甲乙交换,甲在酒精中,乙在水中,则甲下沉。
(4)甲、乙为不同物质(ρ甲>ρ乙)且甲在水中,乙在酒精中,同前面的分析
,
,由于ρ甲>ρ乙,G甲l1=G乙l2,ρ水>ρ酒,
那么
的大小不能得出结论,还要知道ρ甲,ρ乙的值,才能判定。答案:(1)杠杆仍平衡(2)杠杆不能平衡,甲将下沉 (3)杠杆不再平衡,乙将下沉(4)不能判定,还应知道ρ甲与ρ乙的值才能判定。
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