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如图所示的装置,O为杠杆AC的支点,OA:OC=1:2,在杠杆的A点挂一边长为0.2m的立方体D,在杠杆上B点作用竖直向下的拉力F,当杠杆在水平位置平衡时,物体D对地面的压强p1为7000Pa,A点受到向下的拉力为F1´;在杠杆上C点作用竖直向下的拉力F,当杠杆在水平位置平衡时,物体D对地面的压强p2为6000Pa,A点受到向下的拉力为F2´,OB:BC=1:2,杠杆和绳的质量忽略不计.
求(1)F1´和F2´的比值;
(2)F的大小;
(3)如果要使物体D对地面的压强为零,杠杆在水平位置平衡时,需要在C点作用至少多大的力F´.
人气:423 ℃ 时间:2019-08-20 20:47:56
解答

因为OB:BC=1:2,所以OB:OC=1:3,又因为OA:OC=1:2,所以OA:OB=3:2,
在杠杆上B点施加力时,
∵p=
F
S

∴D对地面的压力:
F压1=p1S=7000Pa×0.2m×0.2m=280N,
又∵D对桌面的压力等于D的重力减去杠杠的拉力,即F压1=GD-F1′,
∴F1′=GD-F压1=GD-280N,
∵杠杠平衡,
∴F1′×OA=F×OB,
∴F1′=
2
3
F,----------①
即:GD-280N=
2
3
F,-------------------②
在杠杆上C点施加力时,
∵p=
F
S

∴D对地面的压力:
F压2=p2S=6000Pa×0.2m×0.2m=240N,
又∵D对桌面的压力等于D的重力减去杠杠的拉力,即F压2=GD-F2′,
∴F2′=GD-F压2=GD-240N,
∵杠杠平衡,
∴F2′×OA=F×OC,
∴F2′=2F,------------③
即:GD-240N=2F,------------------④
(1)
得:
F1′:F2′=
2
3
F:2F=1:3,
(2)④-②得:
40N=2F-
2
3
F
∴F=30N;
(3)④代入②得:
GD-280N=
1
3
(GD-240N)
解得:
GD=300N,
当物体D对地面的压强为零时,F3′=GD=300N,
∵杠杆在水平位置平衡
∴F3′×OA=F′×OC,
∴F′=
1
2
F3′=
1
2
×300N=150N.
答:(1)F1´和F2´的比值为1:3;
(2)F的大小为30N;
(3)如果要使物体D对地面的压强为零,杠杆在水平位置平衡时,需要在C点作用至少150N的力.
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