小刚学习了简单机械之后,在实验室组成如图所示装置,研究利用杠杆和滑轮改变力的大小的问题.已知滑轮C、D和E的重均为2N;

小刚学习了简单机械之后,在实验室组成如图所示装置,研究利用杠杆和滑轮改变力的大小的问题.已知滑轮C、D和E的重均为2N;轻质杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,且AO:OB=3:5;乙是一个装有适量沙子的小桶,改变小桶中沙子的质量并调整拉力F的大小,可使杠杆静止在水平位置.当小桶和沙子的总质量为200g,杠杆在水平位置平衡时,甲对水平地面的压力的大小等于其受到重力的[2/3].绳的质量、滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,g取10N/kg.求:
(1)当小桶和沙子的总质量为200g,杠杆在水平位置平衡时,拉力F的大小;
(2)可维持杠杆在水平位置平衡的小桶和沙子的最大总质量.
己末为 1年前 已收到1个回答 举报

稣撒 幼苗

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解题思路:(1)据小桶和沙子的质量,可以计算出其总重力,再据D滑轮的特点,可以计算出此时D滑轮对B点的拉力,再结合杠杆的平衡条件可以计算出A端所受的拉力,可得出F的大小;
(2)据(1)中A点受到的拉力可以计算出甲的重力,即当甲对地面的压力是0时,小桶和沙子的总重力最大,即此时的总质量最大.

(1)小桶和沙子的总重力是:G=mg=0.2kg×10N/kg=2N;
故D对B点的拉力是:FB=2G+GD=2N×2+2N=6N;
据杠杆平衡条件:FA×OA=FB×OB;故FA=
FB×OB
OA=10N;
对于滑轮C来说是一个动滑轮,E是一个定滑轮,故AC拉力是10N,所以F的拉力也是10N;
(2)据(1)可知,此时A点所受的拉力是10N,此时把滑轮C和甲看做一个整体,受到三个力的作用,即向上的拉力、地面对整体的支持力和向下的重力,即G=F+F支持力;即GC+G=F+F支持力=10N×2+[2/3]G;即2N+G=10N×2+[2/3]G
故G=54N;
当甲对地面的压力是0时,即此时2FA=GC+G;故FA=28N;
据FA×OA=FB×OB;FB=
FA×OA
0B=16.8N;
故此时2G沙子和桶+GD=16.8N;故G沙子和桶=7.4N;
据G=mg可知;m=[G/g]=[7.4N/10N/kg]=0.74kg=740g;
答:(1)当小桶和沙子的总质量为200g,杠杆在水平位置平衡时,拉力F为10N;(2)可维持杠杆在水平位置平衡的小桶和沙子的最大总质量为740g;

点评:
本题考点: 杠杆的平衡条件.

考点点评: 知道杠杆的平衡条件,并结合动、定滑轮的特点,分析清楚各个情况时A、B两点各自受到力的情况是解决该题的关键.

1年前

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