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我校高中部建筑工地运来一个边长为a的正方体重物箱,某工人欲用一根粗细均匀的铁棒把...

我校高中部建筑工地运来一个边长为a的正方体重物箱,某工人欲用一根粗细均匀的铁棒把重物箱撬起一个很小的角度(如图所示,图中的角度已被放大).已知:铁棒单位长度受到的重力为P;重物箱受到的重力为G(重物箱的密度均匀).工人将铁棒的一端插入箱底,在另一端施加一个向上的力撬动重物箱.如果插入的长度为箱宽的四分之一,并保持该长度不变,请你通过计算帮他分析,当选用的铁棒长度满足什么条件时,施加的力最小?这个最小的力是多少?

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由题可知,铁棒的重力提供一部分阻力,作用点在铁棒的重心上,阻力臂为;因重物箱的密度均匀且铁棒插入的长度为箱宽的四分之一,则一半物重提供阻力,阻力臂为;力F提供动力,动力臂为L.在动力和阻力的作用下,杠杆平衡.由杠杆的平衡条件求出关于F的表达式,则由数学知识要求得F的最小值及取最小值时L的长度. 【解析】 设铁棒长为L,动力为F.由题可知铁棒的重力提供的阻力,作用点在铁棒的重心上,阻力臂为;因重物箱的密度均匀且铁棒插入的长度为箱宽的四分之一,则重物的一半重力提供阻力(即只有一半的重力压在杠杆上),阻力臂为;力F提供动力,动力臂为L.由杠杆的平衡条件得 F1L1=F2L2   解得人对杠杆的力F==+ 由数学知识a2+b2≥2ab,当a=b时取最小值,可得 当时,即时F有最小值. F的最小值为:. 答:当选用的铁棒长度为时,施加的力最小;这个最小的力是.
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考点分析:
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(a)“当温度达到103℃时,感温软铁就不受磁铁的吸引”这一现象说明了什么物理道理?
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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