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manfen5.com 满分网如图是小刚设计的一个通过简单机械自动拉开开关的装置示意图.该装置主要由滑轮组、配重C、D以及杠杆AB组成,配重C通过细绳与动滑轮相连,配重C、D分别通过支架固连在杠杆AB两端,支架与杠杆垂直.杠杆的B端放在水平台面上,杠杆可以绕支点O在竖直平面内逆时针转动,开关被拉开前,杠杆在水平位置平衡.已知动滑轮P的质量mP为0.2kg,OA:OB=3:1,配重D的质量mD为1.5kg,作用在D上的竖直向下的压力F为75N,刚好拉开开关所需的拉力T为6N.杠杆、支架和细绳的质量均忽略不计,滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,g取10N/kg.求:配重C的质量mC等于多少kg,开关刚好能被拉开?
答案:
分析:以杠杆为研究对象,因为杠杆平衡,根据杠杆的平衡条件得出两边受力的大小关系; 左边受力根据动滑轮的特点和同一直线上力的合成求得; 右边受力根据同一直线上同方向力的合成求得; 最后根据两边受力大小关系求配重C的质量mC. 解答:解:若开关刚好能被拉开,则拉力T=6N,此时杠杆在水平位置平衡,B端受地面的支持力为0, 如右图:FA×OA=FB×OB, ∵OA:OB=3:1, ∴FA:FB=1:3;-------① ∵细绳的质量、滑轮与轴的摩擦忽略不计, ∴T=(F拉+G轮), ∴物体C受到的向上的拉力: F拉=2T-G轮=2×6N-mPg=12N-0.2kg×10N/kg=10N; ∴杠杆左边受到力: FA=GC-F拉=mCg-10N,--------② FB=F+GD=75N+mDg=75N+1.5kg×10N/kg=90N------③ 将②③代入①得: (mCg-10N):90N=1:3, ∴mC=4kg. 答:配重C的质量mC等于4kg,开关刚好能被拉开.
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