解题思路:根据原来杠杆处于平衡状态,利用杠杆的平衡条件可以得到该杠杆是一个等臂杠杆.
然后求出铜块和铁块浸没在水中时,受到的浮力,比得出其浮力的大小关系;分别表示出铁块和铜块此时的力矩.通过比较力矩的大小确定其倾斜的方向.
由于两者质量相等,所以设铁块和铜块的质量为m,
杠杆又处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件可得:mgL1=mgL2,所以该杠杆是一个等臂杠杆,即L1=L2=L.
铁块和铜块浸没在水中时,铁块受到的浮力:F铁=ρ水gV铁=ρg
m
ρ铁,同理铜块受到的浮力:F铜=ρ水g
m
ρ铜,由于ρ铁<ρ铜,所以ρg
m
ρ铁>ρ水g
m
ρ铜,
即铁块受到的浮力大于铜块受到的浮力;
此时作用在杠杆上的力是重力减去它们受到的浮力即:G-F浮.
由此可知铁块产生的力矩(力臂和力的乘积):(mg-ρg
m
ρ铁)L,同理铜块产生的力矩:(mg-ρ水g
m
ρ铜),
由于铜块受到的浮力小于铁块受到的浮力,所以:(mg-ρg
m
ρ铁)L<(mg-ρ水g
m
ρ铜)L,
杠杆将向力矩大的一方,即铜块一侧倾斜,故铜块一端下沉.
综上分析故选C.
点评:
本题考点: 杠杆的平衡条件.
考点点评: 杠杆之所以不再平衡,关键是铜块和铁块受到了浮力的作用,因此确定铜块和铁块受到的浮力大小是解决此题的关键.