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精英家教网小明跟爸爸去鱼塘钓鱼,爸爸告诉小明:当钓到大鱼时,不要立即把鱼拉出水面,要握着鱼竿不动,与鱼“相持”一段时间后,再把鱼拉出水面.g=10N/kg,试求:
(1)若小明爸爸的质量为60kg,一只脚的底面积为120cm2.当他站在旁边观看小明钓鱼时,对地面的压强为多少?
(2)鱼主要是通过“鱼鳔”来改变自身体积实现上浮和下沉的.若一条鱼的质量为4kg,当它自由悬浮在水中时,鱼的体积为多少?
(3)小明钓到一条大鱼时,在与鱼“相持”的某段时间内,鱼杆静止不动,如图所示.小明左手的拉力F1=200N,力臂l1=0.4m,l2=4m.此时钓鱼线对鱼竿的拉力F2为多少(鱼杆所受重力不计)?
分析:(1)爸爸对地面的压力等于他自身的重力,已知脚与地面的接触面积,根据公式P=
F
S
求出对地面的压强.
(2)当它自由悬浮在水中时,所受的浮力等于鱼自身的重力,根据阿基米德原理可求鱼排开水的体积,也就是鱼自身的体积.
(3)已知动力、动力臂、阻力臂,根据杠杆平衡条件可求钓鱼线对鱼竿的拉力.
解答:解:(1)爸爸对地面的压力F=mg=60kg×10N/kg=600N,
与地面的接触面积S=120×10-4m2×2=240×10-4m2
对地面的压强为P=
F
S
=
600N
240×10-4m2
=2.5×104Pa.
答:对地面的压强为2.5×104Pa.
(2)鱼自由悬浮,则F=G=4kg×10N/kg=40N,
由阿基米德原理:FgV
得:V=V=
F
ρg
=
40N
103kg/m3×10N/kg
=4×10-3m3
答:鱼的体积为4×10-3m3
(3)根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2
得到F2=
F1l1
l2
=
200N×0.4m
4m
=20N.
答:.此时钓鱼线对鱼竿的拉力F2为20N.
点评:本题考查压力、受力面积、压强、浮力、体积、阻力等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用以及杠杆平衡条件的应用,还要知道在水平面上物体对地面的压力等于物体自身的重力,最容易出错的是人的脚与地面的接触面积,在站立时是两只脚着地,行走时是一只脚着地.
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