题目内容
15.如图甲是一个上肢力量健身器示意图.人的上肢通过拉可绕O点在竖直平面内转动的杠杆EH,带动E端绳子,再在滑轮的作用下,拉配重物体A.配重物体A放在一个可测定压爪力的弹簧传感器上(图中省略传感器等),杠杆OE:OH=2:5,小敏重为600N.将他未在H点施力视为0次,他第1次在H点施加竖直向上的拉力T1时,杠杆在水平位置平衡,人自身对 地面压力F1,配重A对地面的压力由传感器显示.他第2次在H点施加竖直向下的拉力T2时,杠杆仍在水平位置平衡,人自身对地面压力F2,配重A对地面的压力仍由传感器显示.接着第3次、第4次、….他第0、1、2、3次在H点施力时,配重物A对地面的压力显示如图乙所示.已知他第l次和第2次拉的时候,自身对地面的压力之比是F1:F2=20:19,杠杆EH和细绳的质量均忽略不计.求:(1)滑轮D是动(选填“动”或“定”)滑轮.
(2)配重物A的重力GA是1200N.
(3)滑轮D的重力GD和人第1次拉时对地面的压力.
分析 (1)根据动滑轮的定义可知D为动滑轮,可以省一半的力;
(2)根据将他未在H点施力视为0次,配重A对地面的压力与配重A的重力相等,然后由图乙可知此时配重A对地面的压力即可判断配重A的重力;
(3)动滑轮D的重力和物体配重A对绳子的拉力共同作用的杠杆的左端,在H点施加竖直向下的拉力为T2和动滑轮的重力需通过分析杠杆的两次平衡,根据杠杆的平衡条件列出方程,结合F1:F2=20:19的关系组成方程组进行求解.
解答
解:(1)根据动滑轮的定义可知D为动滑轮;
(2)由于将他未在H点施力视为0次,则由图乙可知:此时配重A对地面的压力FA0=1200N;
由于他未在H点施力,则此时配重A对地面的压力与配重A的重力相等,即GA=FA0=1200N;
(3)他第1次在H点施加竖直向上的拉力T1时,由图乙可知:配重物A对地面的压力FA1=300N;则TA1=GA-FA1=1200N-300N=900N,
由于动滑轮D的优点是省一半力.则对杠杆EH的E的拉力为F拉1=$\frac{{T}_{A1}+{G}_{D}}{2}$=$\frac{900N+{G}_{D}}{2}$=$\frac{1}{2}$GD+450N.
人本身的受力情况如图1:则:T1=G人-F1=600N-F1,
对杠杆EH受力分析如图2中甲图:
杠杆EH在水平位置平衡,由杠杆平衡
条件得:$\frac{{T}_{1}}{{F}_{拉1}}$=$\frac{OE}{OH}$.
代入数据得:$\frac{600N-{F}_{1}}{\frac{1}{2}{G}_{D}+450N}$=$\frac{2}{5}$--------①.
他第2次在H点施加竖直向上的拉力T2时,由图乙可知:配重物A对地面的压力FA2=200N;则TA2=GA-FA2=1200N-200N=1000N,
由于动滑轮D的优点是省一半力.则对杠杆EH的E的拉力为F拉2=$\frac{{T}_{A2}+{G}_{D}}{2}$=$\frac{1000N+{G}_{D}}{2}$=$\frac{1}{2}$GD+500N.
同理,当在H点施加竖直向下的拉力为T2时,杠杆EH受力分析如图2中乙图:
可得:$\frac{{G}_{人}-{F}_{2}}{{F}_{拉2}}$=$\frac{OE}{OH}$,
代入数据得:$\frac{600N-{F}_{2}}{\frac{1}{2}{G}_{D}+500N}$=$\frac{2}{5}$----------②.
根据题意可知:$\frac{{F}_{1}}{{F}_{2}}$=$\frac{20}{19}$---------------③.
解由①②③组成的方程组得:
G动=100N;F1=400N;F2=380N.
故答案为:(1)动;(2)1200N;(3)动滑轮D受到的重力G为100N,人第1次拉时对地面的压力F1为400N.
点评 本题是力学中难度较大的计算题,涉及简单机械(杠杆、滑轮)和压强的综合,求解时注意根据题干先分清研究的对象,对其进行受力分析,然后利用压强公式和杠杆平衡条件解决此题.
| A. | 一定带有正电荷 | |
| B. | 一定带有负电荷 | |
| C. | 一定不带电荷 | |
| D. | 有可能带正电荷,也有可能不带电荷 |
(1)所需的器材除了杠杆、支架、细线、钩码外,还需要弹簧测力计.
(2)杠杆两端的螺母的作用是调节杠杆在水平位置平衡.
(3)在杠杆的支点两侧上挂上钩码后,发现左端比右端高,应将钩码向左移动(填“左”或“右”),使杠杆在水平位置平衡,这样的好处是便于测量力臂.
(4)实验得出:杠杆平衡条件是F1L1=F2L2.
(5)如表是某同学实验的过程记录,请把表格中空缺部分补充完整.
| 次数 | 动力/N | 动力臂/m | 阻力/N | 阻力臂/m |
| 1 | 1.96 | 0.04 | 3.92 | 0.02 |
| 2 | 0.49 | 0.06 | 0.98 | 0.03 |
| 3 | 2.45 | 0.03 | 1.47 | 0.05 |
| A. | B. | C. | D. |