如图所示为一种蓄水箱的放水装置,AOB是以O点为转轴的轻质杠杆,AO呈水平状态,如图A、O两点间距离为40cm,B、O两点间距离为20cm,且OB与水平面夹角为60°

发布时间:2020-08-09 06:13:20

如图所示为一种蓄水箱的放水装置,AOB是以O点为转轴的轻质杠杆,AO呈水平状态,如图A、O两点间距离为40cm,B、O两点间距离为20cm,且OB与水平面夹角为60°.A点正下方的Q是一个轻质、横截面积为100cm2的盖板(盖板恰好能堵住出水口),它通过细绳与杠杆的A端相连.在水箱右侧的水平工作台上,有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子,从而可以控制水是否能从出水口流出.若水箱中水深为50cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为F1,工作台对人的支持力为N1;若水箱中水深为100cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为F2,工作台对人的支持力为N2.已知N1与N2之比为9:7,盖板的厚度、绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上,取g=10N/kg.求:
(1)动滑轮所受的重力
(2)F1:F2
(3)当水位至少达到多高时,人无法拉起盖板.

网友回答

解:(1)以人为研究对象,受力分析如图(1)(2)(3)

对杠杆进行受力分析,如图(4)(5)(6)

力臂LB=OD=OBcos60°=10cm,G人=m人g=600N,
由图(4)、(5)所示,由杠杆平衡条件得:
FA1LA=FB1LB,解得?FB1=4FA1=4ρ水gh1s=200N,
FA2LA=FB2LB????FB2=4FA2=4ρ水gh2s=400N,
对滑轮组由平衡条件得:FB1+G动=2F1,FB2+G动=2F2,
由图(1)(2)得===,
解得,G动=100N;
(2)===;
(3)FB3=2F3-G动=2×600N-100N=1100N,
根据图图(6),由杠杆平衡条件得:FA3LA=FB3LB,FA3==275N,
h3===2.75m;
答:(1)动滑轮所受的重力为100N;
(2)F1:F2=3:5;
(3)当水位至少达到2.75高时,人无法拉起盖板.
解析分析:对研究对象进行受力分析,应用平衡条件、杠杆平衡条件列方程,解方程组即可正确解题.

点评:本题是一道难题,对物体正确受力分析、作出受力示意图、应用杠杆平衡条件、力的平衡条件是正确解题的关键.
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