如圖是一個上肢力量健身器示意圖.D是動滑輪;配重A的底面積為5×10﹣2m2,放在水平地面上對地面的壓強P0為2.4×104Pa.杠桿EH可繞O點在豎直平面內轉動,OE:OH=2:5.此人受到的重力為600N,他通過細繩在H點施加豎直向下的拉力T1時,杠桿在水平位置平衡,他對地面的壓力為F1,配重A對地面的壓力為FA1,配重A受到的拉力為TA1.配重A對地面的壓強P1為6×103Pa;他在H點施加豎直向下的拉力T2時,杠桿仍在水平位置平衡,他對地面的壓力為F2,配重A對地面的壓力為FA2,配重A受到的拉力為TA2,配重A對地面的壓強P2為4×103Pa.已知F1:F2=20:19,杠桿EH和細繩的質量均忽略不計.求:

(1)配重A受到的重力GA
(2)拉力TA1和TA2
(3)動滑輪D受到的重力GD

(1)配重A受到的重力為1200N;(2)拉力TA1為900N,TA2為1000N;(3)動滑輪D受到的重力GD為100N

解析試題分析:(1)根據(jù)F=G的關系,由公式F=pS計算出壓力,得出配重A的重力;
(2)求解物體配重A受到的拉力,先要對配重A受到的拉力和小成進行受力分析,根據(jù)處于平衡狀態(tài)的物體,所受的合力為零求解,配重A對地面的壓力根據(jù)壓強公式P=得出的F=PS公式計算.
(3)動滑輪D的重力和物體配重A對繩子的拉力共同作用的杠桿的左端,要求解小成在H點施加豎直向下的拉力為T2和動滑輪的重力需通過分析杠桿的兩次平衡,根據(jù)杠桿的平衡條件列出方程,結合F1:F2=20:19的關系組成方程組進行求解
(1)根據(jù)p=得,G=F=p0S=2.4×104Pa×5×10﹣2m2=1.2×103N
(2)當小成在H點施加豎直向下的拉力為T2時,靜止的配重A的受力情況如圖1:

則:FA2=F″=P2S=4×103pa×5×10﹣2m2=200N.
∵G=TA2+FA2
∴TA2=G﹣FA2=1200N﹣200N=1000N.
當小成在H點施加豎直向下的拉力為T1時,靜止的配重A的受力情況如圖2:
則:FA1=F′=P1S=6×103Pa×5×10﹣2m2=300N.
∵G=TA1+FA1
∴TA1=G﹣FA1=1200N﹣300N=900N.
(3)∵動滑輪D的優(yōu)點是省一半力.∴對杠桿EH的E的拉力為F拉1=
小成本身的受力情況如圖3:
則:T1=G﹣F1
對杠桿EH受力分析如圖4中甲圖:

∵在水平位置平衡.∴由杠桿平衡條件得:=
即:=,代入數(shù)據(jù)得:=    ①.
同理,當小成在H點施加豎直向下的拉力為T2時,杠桿EH受力分析如圖4中乙圖:
可得:=,代入數(shù)據(jù)得:=    ②.
根據(jù)題意可知:=    ③.
解由①②③組成的方程組得:
G=100N;F1=200N;F2=190N
考點:杠桿的平衡條件;動滑輪及其工作特點
點評:本題是力學中難度較大的計算題,涉及簡單機械(杠桿、滑輪)和壓強的綜合,求解時注意根據(jù)題干先分清研究的對象,對其進行受力分析,然后逐個解答

練習冊系列答案
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(2)重物E的最大質量m1;
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