题目内容
【题目】物理实验复习时,小美和小丽在探究有关杠杆平衡的问题。
(1)为了便于测_______,小美先将杠杆调节至水平位置平衡;在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后,杠杆的______端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡,如果不改变钩码的总数和悬挂点的位置,只需将______即可。
(2)小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况,于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉,结果杠杆转至竖直位置,如图乙所示,小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F,却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡,你认为原因是_______________________________________________。
(3)她们认为第(2)问中拉力是做功的。如果水平向右的拉力大小不变,OA长为L,将杠杆从竖直位置拉着转过的过程中,拉力F做的功为____________。
【答案】 力臂的长度 左端 左端取下两个钩码挂到右侧钩码下面 杠杆在水平位置平衡时,水平向右的拉力F的力臂为0
【解析】(1)力臂等于支点到力的作用线的垂直距离,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来,便于测量力臂.
若每个钩码重为G,杠杆上每格长L,
由图甲,左侧力与力臂的乘积:5G×4L=20GL,
右侧力与力臂的乘积:2G×3L=6GL,
因为:20GL>6GL,所以杠杆左侧下降;
如果不改变钩码总数和悬挂点位置,若要杠杆平衡,设从左侧取下n个钩码挂到右侧,
则:(5-n)G×4L=(2+n)G×3L,
解得:n=2,即需将左侧2个钩码挂到右侧即可;
(2)由图将杠杆左侧的所有钩码拿掉,在A点施加一个始终水平向右的拉力F,当杠杆拉到水平位置时F的作用线通过支点,即力臂为0,根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡;
(3)图乙中,杠杆从竖直位置转过30°的过程,立杆、OA和水平距离三者形成一个直角三角形,其中两个角分别为30°和60°,由几何知识可知,
F水平移动距离为OA长的一半,即,
所以拉力F做的功: .
故答案为:
(1)力臂的长度;左;
(2)左;左端取下两个钩码挂到右侧钩码下面;
(3)
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