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如图所示,是一个上肢力量健身器示意图.配重A受到的重力为350N,其底面积为5×...

如图所示,是一个上肢力量健身器示意图.配重A受到的重力为350N,其底面积为5×10-2m2.B、C都是定滑轮,D是动滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE=3OH.小明受到的重力为500N,当他通过细绳在H点分别施加竖直向下的拉力T1、T2时,杠杆两次都在水平位置平衡,小明对地面的压力分别为F1、F2,配重A受到的拉力分别为FA1、FA2,配重A对地面的压强分别为p1、p2,且两次A对地面的压强相差2×103Pa.已知F1:F2=4:3,p1:p2=3:2.杠杆EH和细绳的质量及滑轮组装置的摩擦力均忽略不计.求:
(1)拉力FA2与FA1之差;
(2)小明对地面的压力F1
(3)当小明通过细绳在H点施加竖直向下的拉力T3时,配重A匀速上升2cm,此时滑轮组的机械效率η.(请画出相关受力分析图)

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(1)以物体A为研究对象做出受力分析图,根据力的平衡列出等式得出拉力差的表达式,利用F=ps和两次A对地面的压强差即可求得拉力差的大小; (2)分别以人、杠杆、动滑轮为研究对象进行受力分析,根据力的平衡和杠杆的平衡条件得出等式,再根据相互作用力的大小相等解等式得出F1和F2之间的关系,再利用F1、F2的比值关系求出小明对地面的压力F1的大小; (3)先根据配重A两次对地面的压强关系求出第一次对地面的压强,利用p=Fs求出A对动滑轮的拉力;再根据力的平衡和杠杆的平衡条件求出人对动滑轮的拉力,从而根据它们和动滑轮重力之间的关系求出动滑轮的重力;由A匀速上升可知此时动滑轮下端绳子的拉力,根据F=求出杠杆对动滑轮向上的拉力;最后根据η====求出此时滑轮组的机械效率η. 【解析】 (1)以物体A为研究对象,受力分析如图1、2所示. 物体A处于静止状态: ∵GA=N1+FA1-----① GA=N2+FA2------② ∴②-①式得:FA2-FA1=N1-N2=(p2-p1)SA=pSA=2×103Pa×5×10-2m2=100N; (2)以人为研究对象,受力分析如图3、4所示. 人处于静止状态: ∴G人=F1′+T1′-------③ G人=F2′+T2′---------④ ∴④-③式得:T2′-T1′=F1′-F2′; 对动滑轮受力分析如图5、6所示: 绳子对杠杆的拉力: F=(FA1+G动)------------⑤ F′=(FA2+G动)-----------⑥ 对杠杆进行受力分析如图7、8所示: 根据杠杆平衡条件: F×OE=T1×OH, F′×OE=T2×OH ∵OE=3OH ∴FA1+G动=T1-------⑦ FA2+G动=T2-------⑧ ∴由⑤⑥两式和⑧-⑦式得;T2-T1=FA2-FA1=100N, ∵T1′=T1,F1′=F1,T2′=T2,F2′=F2. ∴F1=G人-T1,F2=G人-T2, ∴F1-F2=T2-T1=FA2-FA1=100N, ∵F1:F2=4:3 ∴F1=400N,F2=300N; (3)∵p1:p2=3:2,p2-p1=2×103Pa, ∴P1=6×103Pa, 由①式得:FA1=G1-P1SA=350N-6×103Pa×5×10-2m2=50N, 由③式得:T1=G人-F1=500N-400N=100N, 由⑦式得:G动=T1-FA1=100N-50N=50N, ∵配重A匀速上升, ∴动滑轮下端绳子的拉力F绳=GA=350N, 杠杆对动滑轮向上的拉力:F杠=(F绳+G动)=(350N+50N)=, 滑轮组的机械效率: η====87.5%. 答:(1)拉力FA2与FA1之差为100N; (2)小明对地面的压力F1为400N; (3)当小明通过细绳在H点施加竖直向下的拉力T3时,配重A匀速上升2cm,此时滑轮组的机械效率为87.5%.
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考点分析:
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(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移到______端.这样做能对电路起保护作用,在此实验过程中滑动变阻器的另一个作用是______
实 验 序 号123456
小灯泡两端的电压U/V0.51.01.52.02.52.8
通过小灯泡的电流I/A0.080.100.140.180.200.22
小灯泡消耗的电功率0.040.100.210.360.500.62
小灯泡的发光亮度不发光很暗较暗较亮正常发光很亮
(3)若开关闭合后,小丽发现电流表有示数,电压表示数为零,则可能的原因是______
(4)排除故障后,小丽通过实验得到的数据记录如下表.你通过分析表中的实验数据,可得到:小灯泡发光亮度与其消耗的电功率之间的关系,除此之外你还能发现:灯泡的电阻值______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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