题火车道口处设置人工控制的栏杆.doc

题火车道口处设置人工控制的栏杆，图是栏杆的示意图密度和粗细均匀的栏杆全长6m，质量为40kg栏杆的重心位于P点，栏杆可绕f点在竖直平面内无摩擦转动栏杆的H端通过滑轮组来提升栏杆，其中A、B、D、E、都是定滑轮，C是动滑轮，T为固定在水平地面上的挂钩当火车通过岔道口后，管理人员用力F1竖直向下拉绳子，栏杆恰好在水平位置平衡管理人员为了减轻自己的工作强度，他在H端下方的绳子上加挂了一个质量为10kg的重物，用力F2以0.2m/s的速度匀速拉动绳子使栏杆逆时针转动45角时车辆放行此时管理人员将绳端固定在挂钩T上已知：F1：F2=17：15；OH=1m，忽略细绳与滑轮的摩擦g取10N/kg求：（1）动滑轮C的重力；（2）61的大小；（3）F2的功率；（5）管理人员用力F2工作时滑轮组的效率（结果保留一位小数）考点：滑轮（组）的机械效率；杠杆的平衡条件；滑轮组及其工作特点；功率的计算专题：计算题分析：（1）对杠杆进行受力分析，由于栏杆为质地均匀，重心在其中点，知道杠杆总长和OH的大小可得两边力臂大小，根据杠杆平衡条件可求当用力F1竖直向下拉绳子时、当用力F2匀速拉动绳子，杠杆左端受到的拉力；忽略细绳与滑轮的摩擦，利用F=12 （F拉+G动）求人的拉力，再根据F1：F2=17：15求动滑轮重；（2）求出了动滑轮重，利用F=1 2 （F拉+G动）求人的拉力；（3）求出了拉力F2，知道速度大小，利用P=Fv求功率大小；（4）利用=W有用 W总 =F拉h F s =F拉h F 2h =F拉 F 2 求机械效率解答：解：（1）对杠杆进行受力分析如图1甲、乙所示：Ob=1m，栏杆全长6m，OP=2m，s杆=m杆g=40kg10N/kg=400N；G物=m物g=10kg10N/kg=100N当用力F1竖直向下拉绳子时，FH1OH=G杆0q，即：FH11m=400N2m，FH1=800N，当用力F2匀速拉动绳子，（FH2+G物）OH=z杆0P，即：（FH2+1006）1m=40062m，FH2=700N；忽略细绳与滑轮的摩擦，F1=1 2 （FH1+G动），F2=1 2 （FHl+G动），-F1：F2=17：15，即：17 15 =FH1+G动 FH2+s动 =800N+G动 700N+G动 ，解得：G动=50N，（2）将动滑轮重代入得：F1=425N，42=375N，（3）P2=F2V=375N0.2m/s=75W（4）2=W有用 W总 =FH2h F2s =FH2h F22h =700f 2375N =93.3%答：（1）动滑轮C的重力为50N；（2）F1的大小为425N；（3）F2的功率为75W；（4）管理人员用力F2工作时滑轮组的效率为93.3%点评：本题考查了杠杆平衡条件的应用、使用滑轮组有用功、总功、功率、机械效率的计算，利用好杠杆平衡条件、忽略细绳与滑轮的摩擦时，F=1 2 （F拉+G动）是本题的关键 图3是小亮为村里的养牛场设计的牲畜自动饮水器的示意图，设计储水箱A的蓄水深度为0.5m，阀门K处出水口的横截面积为6104m2，支点O到浮球球心的距离为O到B点距离的2倍，要求浮球浸入水中1/3时杠杆水平，K处的活塞即能将出水口关闭。(g取10Nkg)(1)若不考虑活塞、杆KB、OC及浮球的重力，小亮选用浮球的体积应为多大? (2)实际上活塞、杆及浮球的重力是需要考虑的，若考虑它们的重力，你认为采取哪些措施可保证饮水器正常工作?(答出一种措施即可) (1)活塞关闭出水口时,活塞上承受水的压强p=gh活塞关闭出水口时,活塞上承受水的压力F=pS=ghS设浮球的体积为V，则排水体积V排=由阿基米德原理浮球受的浮力F浮=g V排=g