1..如图22所示装置,杠杆OB可绕O点在竖直平面内转动,OA∶AB=1∶2。当在杠杆A点挂一质量为300kg的物体甲时,小明通过细绳对动滑轮施加竖直向下的拉力为F1,杠杆B端受到竖直向上的拉力为T1时,杠杆在水平位置平衡,小明对地面的压力为N1;在物体甲下方加挂质量为60kg的物体乙时,小明通过细绳对动滑轮施加竖直向下的拉力为F2,杠杆B点受到竖直向上的拉力为T2时,杠杆在水平位置平衡,小明对地面的压力为N2。已知N1∶N2=3∶1,小明受到的重力为600N,杠杆OB及细绳的质量均忽略不计,滑轮轴间摩擦忽略不计,g取10N/kg。求: (1)拉力T1; (2)动滑轮的重力G。
39.解:
(1)对杠杆进行受力分析如图1甲、乙所示:
根据杠杆平衡条件: G甲×OA=T1×OB (G甲+G乙)×OA=T2×OB 又知OA∶AB = 1∶2 所以OA∶OB = 1∶3
图22
G甲=m甲g=300kg⨯10N/kg=3000N TG乙=m乙g=60kg⨯10N/kg=600N
TOA1T1=G甲=⨯3000N=1000N
乙 甲 OB3图1
OA
1T2=(G甲+G乙)=⨯3600N=1200N (1分) 人1 人2
OB3
(2)以动滑轮为研究对象,受力分析如图2甲、乙所示 因动滑轮处于静止状态,所以:
T动1=G+2F1,T动2=G+2F2
又T动1=T1,T动2=T2
人 人 所以:
T-G1000N-G1乙 甲 F1=1==500N-G (1分) 222图3 T-G1200N-G1F2=2==600N-G (1分)
222
动1 动2
以人为研究对象,受力分析如图3甲、乙所示。 人始终处于静止状态,所以有:
F人1+ N1, =G人, F人2+N2, =G人
,,
因为F人1=F 1,F人2=F 2,N1=N1 ,N2=N2 且G人=600N
所以:
F2 F1
11
N 1=G人-F 1=600N-(500N-G)=100N+G(1分)
2211
N 2=G人-F 2=600N-(600N-G)=G (1分)
22
又知N 1∶N 2=3∶1
1
100N+GN=3 即1=
N21G2
解得G=100N
2.如图24所示,质量为60kg的工人在水平地面上,用滑轮组把货物运到高处。第一次运送货
物时,货物质量为130kg,工人用力F1匀速拉绳,地面对工人的支持力为N1,滑轮组的机械效率为η1;第二次运送货物时,货物质量为90 kg,工人用力F2匀速拉绳的功率为P2,货箱以0.1m/s的速度匀速上升,地面对人的支持力为N2, N1与 N2之比为2:3。(不计绳重及滑轮摩擦, g取10N/kg)
求:(1)动滑轮重和力F1的大小; (2)机械效率η1; (3) 功率P2。
解:(1)第一次提升货物时,以人为研究对象
'
N1=G人-
F1 ①
绳对人的拉力与人对绳的拉力相等, F1=
'
G1+G动
②4
第二次提升货物时,以人为研究对象
' ③ N2=G人-F2
绳对人的拉力与人对绳的拉力相等,F2'=F2 F2=
图24
'
G2+G动
④ 1分 4
N12
= ⑤ N23
把数据分别带入以上5个式子,解得:G动=300N 1分 F1=400N 1分 F2=300N
(2)第一次运送货物时滑轮组的机械效率:
η1=
W有G1h1300J
===81.25% 1分 W总F14h400⨯4J
(3)第二次货物上升速度为0.1m/s,人匀速拉绳的速度为
v'2=4⨯0.1m/s=0.4m/s 1分 '=300N⨯0.4m/s=120P2=F2v2W 1分
3、图 26是一个上肢力量健身器示意图。配重A受到的重力为1600N,配重A上方连有一根弹簧测力计D,可以显示所受的拉力大小,但当它所受拉力在0~2500N范围内时,其形变可以忽略不计。B是动滑轮,C是定滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:OH=1:6.小阳受到的重力为700N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T1时,杠杆在水平位置平衡,小阳对地面的压力为F1,配重A受到绳子的拉力为FA1,配重A上方的弹簧测力计D显示受到的拉力FD1为2.1×10N;小阳通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T2时,杠
3
杆仍在水平位置平衡,小阳对地面的压力为F2,配重A受到绳子的拉力为FA2,配重A上方的弹簧测力计D显示受到的拉力FD2为2.4×10N.已知F1:F2=11:9。(杠杆EH、弹簧D和
3
细绳的质量均忽略不计,不计绳和轴之间摩擦)。求: (1)配重A受到绳子的拉力为FA1; (2动滑轮B受到的重力GB ; (3)拉力为T2.
38.(1)以物体A为研究对象,受力分析如图2甲、乙所示,
物体A始终处于静止状态,所以有
图26
FD1=GA+FA1
FD2=GA+FA2,
(以上两个式子共1分) 已知GA=1600N,FD1为2100N,
FD2为2400N,所以可以求得FA1=FD1-GA=2100N-1600N=500N (1分)
(2)以人为研究对象,受力分析如图3甲、乙所示,
人始终处于静止状态,所以有
G人=T1'+F1' G人=T2'+F2'
因为T1与T1'大小相等,F1与F'1大小相等。所以有
F1=G人-T1 F2=G人-T2,
甲
图3
乙
得:
已知F1:F2=11:9,
11G人-T1
① (1分) =
9G人-T2
对杠杆进行受力分析,如图4甲、乙所示,根据杠杆平衡条
件:
(2FA1-GB)⨯OE=T1⨯OH ②
(2FA2-GB)⨯OE=T2⨯OH ③
(②和③共1分) 已知OE:OH=1:6.
FA1=500N
FA2=800N
(FA1
和图FA21分) 4全解正确共乙
解上面三式可得:GB=100N (1分)
(3)将GB=100N代入③式,得T2=250N.
(1分)
1..如图22所示装置,杠杆OB可绕O点在竖直平面内转动,OA∶AB=1∶2。当在杠杆A点挂一质量为300kg的物体甲时,小明通过细绳对动滑轮施加竖直向下的拉力为F1,杠杆B端受到竖直向上的拉力为T1时,杠杆在水平位置平衡,小明对地面的压力为N1;在物体甲下方加挂质量为60kg的物体乙时,小明通过细绳对动滑轮施加竖直向下的拉力为F2,杠杆B点受到竖直向上的拉力为T2时,杠杆在水平位置平衡,小明对地面的压力为N2。已知N1∶N2=3∶1,小明受到的重力为600N,杠杆OB及细绳的质量均忽略不计,滑轮轴间摩擦忽略不计,g取10N/kg。求: (1)拉力T1; (2)动滑轮的重力G。
39.解:
(1)对杠杆进行受力分析如图1甲、乙所示:
根据杠杆平衡条件: G甲×OA=T1×OB (G甲+G乙)×OA=T2×OB 又知OA∶AB = 1∶2 所以OA∶OB = 1∶3
图22
G甲=m甲g=300kg⨯10N/kg=3000N TG乙=m乙g=60kg⨯10N/kg=600N
TOA1T1=G甲=⨯3000N=1000N
乙 甲 OB3图1
OA
1T2=(G甲+G乙)=⨯3600N=1200N (1分) 人1 人2
OB3
(2)以动滑轮为研究对象,受力分析如图2甲、乙所示 因动滑轮处于静止状态,所以:
T动1=G+2F1,T动2=G+2F2
又T动1=T1,T动2=T2
人 人 所以:
T-G1000N-G1乙 甲 F1=1==500N-G (1分) 222图3 T-G1200N-G1F2=2==600N-G (1分)
222
动1 动2
以人为研究对象,受力分析如图3甲、乙所示。 人始终处于静止状态,所以有:
F人1+ N1, =G人, F人2+N2, =G人
,,
因为F人1=F 1,F人2=F 2,N1=N1 ,N2=N2 且G人=600N
所以:
F2 F1
11
N 1=G人-F 1=600N-(500N-G)=100N+G(1分)
2211
N 2=G人-F 2=600N-(600N-G)=G (1分)
22
又知N 1∶N 2=3∶1
1
100N+GN=3 即1=
N21G2
解得G=100N
2.如图24所示,质量为60kg的工人在水平地面上,用滑轮组把货物运到高处。第一次运送货
物时,货物质量为130kg,工人用力F1匀速拉绳,地面对工人的支持力为N1,滑轮组的机械效率为η1;第二次运送货物时,货物质量为90 kg,工人用力F2匀速拉绳的功率为P2,货箱以0.1m/s的速度匀速上升,地面对人的支持力为N2, N1与 N2之比为2:3。(不计绳重及滑轮摩擦, g取10N/kg)
求:(1)动滑轮重和力F1的大小; (2)机械效率η1; (3) 功率P2。
解:(1)第一次提升货物时,以人为研究对象
'
N1=G人-
F1 ①
绳对人的拉力与人对绳的拉力相等, F1=
'
G1+G动
②4
第二次提升货物时,以人为研究对象
' ③ N2=G人-F2
绳对人的拉力与人对绳的拉力相等,F2'=F2 F2=
图24
'
G2+G动
④ 1分 4
N12
= ⑤ N23
把数据分别带入以上5个式子,解得:G动=300N 1分 F1=400N 1分 F2=300N
(2)第一次运送货物时滑轮组的机械效率:
η1=
W有G1h1300J
===81.25% 1分 W总F14h400⨯4J
(3)第二次货物上升速度为0.1m/s,人匀速拉绳的速度为
v'2=4⨯0.1m/s=0.4m/s 1分 '=300N⨯0.4m/s=120P2=F2v2W 1分
3、图 26是一个上肢力量健身器示意图。配重A受到的重力为1600N,配重A上方连有一根弹簧测力计D,可以显示所受的拉力大小,但当它所受拉力在0~2500N范围内时,其形变可以忽略不计。B是动滑轮,C是定滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:OH=1:6.小阳受到的重力为700N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T1时,杠杆在水平位置平衡,小阳对地面的压力为F1,配重A受到绳子的拉力为FA1,配重A上方的弹簧测力计D显示受到的拉力FD1为2.1×10N;小阳通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T2时,杠
3
杆仍在水平位置平衡,小阳对地面的压力为F2,配重A受到绳子的拉力为FA2,配重A上方的弹簧测力计D显示受到的拉力FD2为2.4×10N.已知F1:F2=11:9。(杠杆EH、弹簧D和
3
细绳的质量均忽略不计,不计绳和轴之间摩擦)。求: (1)配重A受到绳子的拉力为FA1; (2动滑轮B受到的重力GB ; (3)拉力为T2.
38.(1)以物体A为研究对象,受力分析如图2甲、乙所示,
物体A始终处于静止状态,所以有
图26
FD1=GA+FA1
FD2=GA+FA2,
(以上两个式子共1分) 已知GA=1600N,FD1为2100N,
FD2为2400N,所以可以求得FA1=FD1-GA=2100N-1600N=500N (1分)
(2)以人为研究对象,受力分析如图3甲、乙所示,
人始终处于静止状态,所以有
G人=T1'+F1' G人=T2'+F2'
因为T1与T1'大小相等,F1与F'1大小相等。所以有
F1=G人-T1 F2=G人-T2,
甲
图3
乙
得:
已知F1:F2=11:9,
11G人-T1
① (1分) =
9G人-T2
对杠杆进行受力分析,如图4甲、乙所示,根据杠杆平衡条
件:
(2FA1-GB)⨯OE=T1⨯OH ②
(2FA2-GB)⨯OE=T2⨯OH ③
(②和③共1分) 已知OE:OH=1:6.
FA1=500N
FA2=800N
(FA1
和图FA21分) 4全解正确共乙
解上面三式可得:GB=100N (1分)
(3)将GB=100N代入③式,得T2=250N.
(1分)