如图所示为一种蓄水箱的人工放水装置,AOB是以O点为转轴的轻质杠杆,AB呈水平状态,AO=40cm,BO=10cm.Q是一个重为5N、横截面积为100cm2的盖板(恰

发布时间:2020-08-08 11:42:32

如图所示为一种蓄水箱的人工放水装置,AOB是以O点为转轴的轻质杠杆,AB呈水平状态,AO=40cm,BO=10cm.Q是一个重为5N、横截面积为100cm2的盖板(恰好堵住出水口),它通过细绳与杠杆的A端相连.在水箱右侧的水平地面上,有一质量为70kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子,可以控制出水口上的盖板.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,水平地面对人的支持力为N1;若水箱中水深为80cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为F2,水平地面对人的支持力为N2.已知N1与N2之比为64:61,盖板的厚度、绳重及绳与滑轮间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,g取10N/kg.求:
(1)当水箱中水深为80cm时,盖板上表面所受水的压强;
(2)动滑轮的总重G动.

网友回答

解:(1)水深h2=80cm时:
p2=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa
答:盖板上表面所受水的压强为8×103Pa.
(2)盖板恰好要被拉起时,分别以盖板、杠杆、动滑轮、人为研究对象,
水深h1=50cm时,受力分析示意图依次为图1、图2、图3、图4;

由图1:FA1′=FQ1+G板=p1?S+G板=ρ水gh1?S+G板
=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m×0.01m2+5N=55N
由图2:FA1×AO=FB1×BO
∵FA1=FA1′=55N
∴55N×40cm=FB1×10cm
∴FB1=220?N
FC1=FB1=220N;
由图3:4F1=G动+FC1…①
由图4:N1+F'1=G人…②
∵F'1=F1
由①、②得N1=G人-…③
水深h2=80cm时,受力分析示意图依次为图5、图6、图7、图8
由图5:FA2′=FQ2+G板=P2?S+G板=ρ水gh2?S+G板
=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8?m×0.01m2+5N=85N.
由图6:FA2×OA=FB2×OB
∵FA2=FA2′=85N
∴85N×40cm=FB2×10cm,
∴FB2=340?N,
FC2=FB2=340?N.
由图7:4F2=G动+FC2…④
由图8:N2+F'2=G人…⑤
∵F'2=F2
由④、⑤得N2=G人-…⑥
由题意:G人=mg=70kg×10N/kg=700N,N1:N2=64:61,
解③、⑥两式可得:G动=20N;
答:动滑轮的总重为20N.
解析分析:(1)已知水的深度,根据公式P=ρgh可求盖板上表面所受水的压强;
(2)当盖板两次恰好要被拉起时,根据二力平衡的条件对盖板、杠杆、动滑轮、人进行受力分析,列出各力之间的关系等式;进一步组合在一起即可求出动滑轮的重力.

点评:本题考查液体压强、动滑轮重力等的计算,难点是求动滑轮的重力,关键是对各个物体进行受力分析,这是解决本题的重中之重.
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