Question

（2013?平谷區一模）如圖所示的裝置處于靜止狀態，底面積為60cm²的圓柱形玻璃筒中裝有適量的水，放在水平臺面上，質量為800g的圓柱形物體B浸沒在水中，此時水對容器底的壓強是2500Pa，物體A是體積為50cm³的圓柱體配重．如圖所示，當用力F豎直向下拉物體A時，物體B有

2

5

的體積露出水面且靜止，此時滑輪組提升重物B的機械效率為80%，水對容器底的壓強為2100Pa． g取10N/kg，懸掛物體的細繩的質量以及繩與輪間的摩擦忽略不計，物體A的密度是

3.1×10³

kg/m³．

Answer 1

分析：（1）當用力F豎直向下拉物體A時，如右圖，物體B露出

2

5

的體積后，知道容器底受到的壓強變化值，利用液體壓強公式求水深減小值，根據△h×S=

2

5

V_B可求物體B的體積，進而利用阿基米德原理求左右兩圖物體B受到的浮力；
（2）如左圖，由于懸掛物體的細繩的質量以及繩與輪間的摩擦忽略不計，可得關系式G_A=

1

2

（G_B+G_輪-F_浮B）
如右圖，根據效率公式η=

W有用

W總

=

(GB-F′浮B)h

(GB-F′浮B)h+G輪h)

求出動滑輪重，代入上式可求物體A的重力，再利用重力公式求物體A的質量，再利用密度公式求物體A的密度．

解答：解：
設物體A的密度為ρ_A，G_B=m_Bg=0.8kg×10N/kg=8N，
（1）如右圖，物體B露出

2

5

的體積后，容器底受到的壓強變化：
△p=2500Pa-2100Pa=400Pa，
水深減小值：
△h=

△p

ρ水g

=

400Pa

1×103kg/m3×10N/kg

=0.04m，
由題知，△h×S=

2

5

V_B，
∴V_B=

5

2

×△h×S=

5

2

×0.04m×60×10^-4m²=6×10^-4m³，
F_浮B′=ρ_水V_排′g=ρ_水

3

5

V_Bg=1×10³kg/m³×

3

5

×6×10^-4m³×10N/kg=3.6N，
F_浮B=ρ_水V_排g=ρ_水V_Bg=1×10³kg/m³×6×10^-4m³×10N/kg=6N，
（2）如左圖，
∵懸掛物體的細繩的質量以及繩與輪間的摩擦忽略不計
∴G_A=

1

2

（G_B+G_輪-F_浮B），
∵η=

W有用

W總

=

(GB-F′浮B)h

(GB-F′浮B)h+G輪h)

=

GB-F′浮B

GB-F′浮B+G輪

=

8N-3.6N

8N-3.6N+G輪

=80%，
∴G_輪=1.1N，
∴G_A=

1

2

（G_B+G_輪-F_浮B）=

1

2

（8N+1.1N-6N）=1.55N，
m_A=

GA

g

=

1.55N

10N/kg

=0.155kg，
ρ_A=

mA

VA

=

0.155kg

50×10-6m3

=3.1×10³kg/m³．
故答案為：3.1×10³．

點評：本題為力學綜合題，考查了學生對重力公式、密度公式、液體壓強公式、阿基米德原理、效率公式的掌握和運用，知道物體A的體積，要計算密度，就要求出物體A的質量，要計算質量，要通過滑輪組的特點計算，所以本題關鍵是用好推導公式η=

W有用

W總

=

(GB-F′浮B)h

(GB-F′浮B)h+G輪h)

．