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如图所示,一均匀木条可绕转轴O自由转动,现有材料相同,长度相同,横截面积之比Sa:Sb:Sc=1:4:2的三支蜡烛a、b、c,垂直立于木条上,木条恰好处于平衡.三支蜡

答案:2  悬赏:60  手机版
解决时间 2021-01-03 09:33
如图所示,一均匀木条可绕转轴O自由转动,现有材料相同,长度相同,横截面积之比Sa:Sb:Sc=1:4:2的三支蜡烛a、b、c,垂直立于木条上,木条恰好处于平衡.三支蜡烛离转轴的距离分别为L1、L2和L3,若L1=4L2,则L3=________L2.若同时点燃蜡烛,蜡烛在燃烧过程中,要使杠杆保持平衡,则L1:L2:L3=________(设蜡烛在相等时间内燃烧的质量相同).
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4 2:1:3解析分析:(1)知道三蜡烛材料相同、长度相同和横截面积之比,利用密度公式和体积公式得出三蜡烛的质量之比,设ma=M,则mb=4M,mc=2M,知道L1=4L2,根据杠杆平衡条件求L3与L2的关系;
(2)由于木条原来平衡,利用杠杆平衡条件得出三力臂的大小关系①;由于蜡烛在相等时间内燃烧的质量相同,则在相同的时间内三蜡烛减小的质量m相同,要使木条平衡,两边减去的力和力臂的乘积相等,据此得出三力臂的大小关系②,由①②联立方程组得出三力臂的具体关系.解答:
(1)∵m=ρV=ρSh,
∴三蜡烛的质量之比:
ma:mb:mc=ρhSa:ρhSb:ρhSc=Sa:Sb:Sc=1:4:2,
设ma=M,则mb=4M,mc=2M,
∵木条平衡,
∴mag×L1+mbg×L2=mcg×L3,
∵L1=4L2,
∴Mg×4L2+4Mg×L2=2Mg×L3,
解得:L3=4L2;
(2)∵木条原来平衡,
∴Mg×L1+4Mg×L2=2Mg×L3,
∴L1+4L2=2L3,-----①
由题知,蜡烛在相等时间内燃烧的质量相同,则在相同的时间内三蜡烛减小的质量m相同,
要使木条平衡,两边减去的力和力臂的乘积相等,即mg×L1+mg×L2=mg×L3,
∴L1+L2=L3,-------②
①-②得:
3L2=L3,----------③
∴L2:L3=1:3,
由②得:
2L1+2L2=2L3,-------④
①-③得:
2L2=L1,-------------⑤
由③⑤得:
L1:L2:L3=2:1:3.
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