题目内容

17.“一个和尚挑水吃,两个和尚抬水吃,三个和尚没水吃”,这是民间流传的一个故事.现有两根长度相同且自重忽略不计的扁担和一只水桶,需设计出一种方法(如图所示),使甲、乙、丙三个小和尚共抬一桶水且各自承受的压力相同.其中AB和CD为扁担,AE=EB、AF=2BF、AB=4BG、BC=BD,则图中水桶的悬挂位置是(  )
A.EB.FC.GD.B

分析 设桶及水重为G,扁担长为L,甲、乙、丙三个小和尚分别在A、C、D三点,当F丙=F乙时,LBC=LBD=$\frac{1}{2}$L,此时F丙=F乙=$\frac{1}{2}$FB;
要使三人承受压力相同,F甲=F丙=F乙=$\frac{1}{2}$FB.
分别设A、B为支点,根据杠杆平衡条件求出悬挂点到A点、B点的距离关系,确定悬挂点的位置.

解答 解:
设桶及水的总重为G,扁担长为L,甲、乙、丙三个小和尚分别在A、C、D三点,

当F乙=F丙时,LBC=LBD=$\frac{1}{2}$L,
此时,F乙=F丙=$\frac{1}{2}$FB,
要使三人承受压力相同,F甲=F乙=F丙=$\frac{1}{2}$FB,则FB=2F甲=2F乙=2F丙;
以A为支点,FB为动力,动力臂为L;阻力为桶和水的重G,悬挂点到A的距离(即阻力臂)为L阻;
根据杠杆平衡条件得:FBL=GL阻;
即:2F甲L=GL阻----①
以B为支点,F甲为动力,动力臂为L;阻力为桶和水的重G,悬挂点到B的距离(即阻力臂)为L-L阻;
根据杠杆平衡条件得:
F甲L=G(L-L阻)----②
$\frac{①}{②}$有:$\frac{{L}_{阻}}{L-{L}_{阻}}$=2;
由题知,AF=2BF,
所以悬挂点在F点.
故选B.

点评 此题通过一个实例考查了学生对杠杆平衡条件的应用.首先要掌握杠杆的平衡条件及计算公式,同时要注意分析实际情况,找到支点及力和所对应的力臂,然后根据要求进行计算.

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