如图所示装置中,杠杆和滑轮的重力及滑轮的摩擦均可忽略不计,杠杆AB可以绕O点在竖直平面内自由转动,A端通过竖直方向的轻绳与滑轮组相连,在B端用一轻绳沿竖直方向将杠杆拉住,使其始终保持水平平衡.在滑轮组的下方,悬挂一圆柱形的物体,此物体被浸在圆柱形容器内的液体中.已知杠杆O点两侧的长度关系为AO=2OB,圆柱形物体的底面积为10cm
2、高为12cm,圆柱形容器的底面积为50cm
2.若容器中的液体为水,在水深为20cm时物体的上表面恰与水面相平,此时杠杆B端绳上的拉力为F
1;打开圆柱形容器下方的阀门K,将水向外释放,直到物体露出水面的体积为其总体积的
时,将阀门K关闭,此时杠杆B端绳上的拉力为F
2,且F
1:F
2=3:4.若容器中液体为某种未知液体,其质量与最初容器中的水的质量相等,此时未知液体的深度为18cm,杠杆B端绳上的拉力为F
3.取g=10N/kg,则( )
A. 圆柱形物体的密度为2g/cm
3B. 作用在B端的拉力F
3大小为1.52N
C. 未知液体的密度为1.2g/cm
3D. 未知液体对圆柱形容器底部的压强为1980Pa
(1)设放水前后作用在A端绳子的拉力分别为
F1′、
F2′,圆柱体的体积为和密度分别为 V、ρ,则
F
1×OB=
F1′×OA;F
2×OB=
F2′×OA
由上面两个式子可得
=
=3:4 ①
ρ
水Vg+3
F1′=G=ρVg ②
ρ水Vg+3
F2′=G=ρVg ③
联立①②③得圆柱体的密度ρ=3ρ
水=3×1.0g/cm
3=3g/cm
3.故A错误;
(2)杠杆始终保持水平平衡,则滑轮下的物体始终保持静止,又另一种液体的深度比水少2cm,
故物体浸入另一种液体的深度是12cm-2cm=10cm
水的体积是 V
水=50cm
2×20cm-10cm
2×12cm=880cm
3,
未知液体的体积是 V=50cm
2×18cm-10cm
2×10cm=800cm
3,
由于质量相等,ρ
水V
水=ρV,故未知液体的密度 ρ
液=
=
=1.1g/cm
3=1.1×10
3kg/m
3;故C错误;
(3)F
3=
×
(G-F
浮)=2×
(3×10
3kg/m
3×10N/kg×10×12×10
-6m
3-1.1×10
3kg/m
3×10N/kg×10×10×10
-6m
3)≈1.67N;故B错误;
(4)P=ρ
液gh=1.1×10
3kg/m
3×10N/kg×0.18m=1980Pa;故D正确.
故选D.