如图所示,是利用器械提升重物的示意图.王师傅重,与地面的接触面积为,动滑轮重.当滑轮下未挂重物时,王师傅用大小...
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如图所示,是利用器械提升重物的示意图.王师傅重,与地面的接触面积为,动滑轮重.当滑轮下未挂重物时,王师傅用大小为的力匀速举起杠杆的端,使杠杆在水平位置平衡时,他对地面的压强;当滑轮下加挂重物后,他用的力匀速举起杠杆的端,使杠杆再次在水平位置平衡.假设王师傅用的力和绳端用的力始终沿竖直方向.(杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计,取)求:
()王师傅自由站在水平地面时,对地面的压强.
()滑轮下未挂重物时,王师傅所用的力.
()滑轮下所挂重物的重力.
【回答】
(1)2×104Pa;(2)150N;(3)900N.
【解析】
【分析】
(1)王师傅自由站在水平地面时,对地面的压力和自身的重力相等,根据p=求出对地面的压强;
(2)当滑轮下未挂重物时,根据F=pS求出王师傅对水平地面的压力,根据王师傅对水平地面的压力等于自身的重力加上杠杆的压力,也是王师傅所用的力F1;
(3)当滑轮下未挂重物时,由图可知动滑轮受到两个相向上的拉力和竖直向下的重力,根据平衡条件求出绳子的拉力,根据杠杆的平衡条件求出力臂的关系,当滑轮下加挂重物G后,根据杠杆的平衡条件求出绳子的拉力,把动滑轮和重物看做整体,受到竖直向上两股绳子的拉力,竖直向下动滑轮和物体的重力之和,根据平衡条件求出物体的重力.
【详解】
(1)王师傅自由站在水平地面时,对地面的压力:
F=G=800N,
对地面的压强:
p===2×104Pa;
(2)当滑轮下未挂重物时,王师傅对水平地面的压力:
F′=p′S=2.375×104Pa×4×10−2m2=950N,
因王师傅对水平地面的压力等于自身的重力加上杠杆的压力,
所以,王师傅所用的力:
F1=F′−G=950N−800N=150N;
(3)当滑轮下未挂重物时,由图可知动滑轮受到两个相向上的拉力和竖直向下的重力,
则绳子的拉力FB=G动=×100N=50N,
由杠杆的平衡条件可得:F1OA=FBOB,
则===,
当滑轮下加挂重物G后,由杠杆的平衡条件可得:F2OA=F′BOB,
则B绳子的拉力F′B=F2=×1500N=500N,
把动滑轮和重物看做整体,受到竖直向上两股绳子的拉力,竖直向下动滑轮和物体的重力之和,
由平衡条件可得:2F′B=G动+G,
则G=2F′B−G动=2×500N−100N=900N.
知识点:杠杆
题型:计算题
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