火车与公路交叉处设置人工控制的栏杆,下图是栏杆的示意图。栏杆全长AB=6m,在栏杆的左端安装配重,使栏杆和配重总体的重心位于O点。栏杆的P点安装转轴,转轴与支架C连结,使

首页 > 考试 > 物理 > 初中物理 > 杠杆的平衡条件/2022-06-09 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

火车与公路交叉处设置人工控制的栏杆,下图是栏杆的示意图。栏杆全长AB=6m,在栏杆的左端安装配重,使栏杆和配重总体的重心位于O点。栏杆的P点安装转轴,转轴与支架C连结,使栏杆能绕P在竖直平面无摩擦转动,支架C用两块木板做成,中间空隙可以容纳栏杆栏杆的B端搁置在支架D上,当支架D上受到压力为FD时,栏杆恰好在水平位置平衡。当体重为G的管理人员双脚站在水平地面时,他对地面的压强是p1;当他用力F1竖直向下压A端,使栏杆的B端刚好离开支架,此时人双脚对地面的压强是p2。管理人员继续用力可使栏杆逆时针转动至竖直位置,并靠在支架C上。火车要通过时,他要在A端用力F2使栏杆由竖直位置开始离开支架C,顺时针转动直至栏杆B端又搁置在支架D上。已知AP=OP =1m,PE=m,O点到栏杆下边缘的距离OE=0.5m,p1:p2=2:1,栏杆与配重的总重G=N。求:
(1)FD
(2)G
(3)F2的最小值,此时F2的方向。(计算和结果可带根号)

◎ 答案

解:
(1)支架D受到的压力FD与支架D对杆的支持力FB是一对相互作用力,FD= FB
根据杠杆平衡条件F1·l1= F2·l2,得到:G·PE= FD·PB,
FD=G·PE/PB= m/5 m=72 N,
G·PE=F1·AP,
F1= G·PE/PA==360N,
(2)人站在水平地面对地面的压强p1=G/S,S为人与地面的接触面积,用力F1后,F1=F'1对地面的压强p2=(G一F'1)/S,
p1:p2=2:1 ,即:(G/S):[(G人 -F'1)/S] =2:1, 2(G-360 N)=G
G=720 N。
(3)当栏杆在竖直位置时,栏杆重力的力臂为OE,在A点沿水平方向向左,可以使力臂最长,用力最小,根据杠杆平衡条件:G·OE= F2·PA,
 F2= G·OE/PA=·0.5 m/1 m=
  注:解法不唯一。

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“火车与公路交叉处设置人工控制的栏杆,下图是栏杆的示意图。栏杆全长AB=6m,在栏杆的左端安装配重,使栏杆和配重总体的重心位于O点。栏杆的P点安装转轴,转轴与支架C连结,使…”主要考查了你对  【压强的大小及其计算】,【杠杆的平衡条件】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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