如图所示是某种健身器械的示意图，轻质支架固定在轻质杠杆PQ两端，O为支点，PO：OQ=1：4．液压装置B可使支架获得与作用在踏板上的力大小相同、竖直向下的压力，配重A重G_A=1500N悬挂在滑轮组下方，其下表面与支架接触，动滑轮重G_动=100N．人对滑轮轴处手柄施水平向右的拉力F=200N时，杠杆恰在水平位置平衡．为加大训练强度，将支点移至O′处，PO′：O′Q=1：1，人对手柄施水平向右的拉力F₁，同时对踏板施压力N₁，配重A以v=0.2m/s的速度竖直向上略微提升，杠杆P端匀速略微竖直向上抬起，这时滑轮组的机械效率为η₁．继续加大训练强度，增加的配重为G_A′，同时移动支点至O″处，PO″：O″Q=4：1，人对手柄施水平向右的拉力F₂，此时对踏板施压力N₂，配重被竖直向上匀速的略微提升，杠杆P端被匀速略微竖直向上抬起，这时滑轮组的机械效率为η₂．滑轮组的绳重、绳的伸长和轮轴间摩擦可以忽略，F：F₁：F₂=1：2：3，N₁：N₂=3：11．
求：（1）拉力F₁的功率P．
（2）增加的配重G_A′．
（3）η₁：η₂．

解：（1）当F=200N，PO：OQ=1：4时

对动滑轮和A整体受力分析如图1（a）所示：3F+F_P=G_A+G_动；
F_P=G_A+G_动-3F=1500N+100N-3×200N=1000N．
对杠杆PQ 受力分析如图1（b）所示：F_P×OP=F_Q×OQ；
F_Q= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =250N
对B受力分析如图1（c），由平衡条件得：G_B=F_Q=250N
（2）当F₁=2F=400N，PO′：O′Q=1：1时

对动滑轮和A整体受力分析如图2（a）所示：3F₁+F_P1=G_A+G_动；
F_P1=G_A+G_动-3F₁=1500N+100N-3×400N=400N
对杠杆PQ 受力分析如图2（b）所示：F_P1×O′P=F_Q1×O′Q；
F_Q1= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =400N
对B受力分析如图2（c）：N₁+G_B=F_Q1，则N₁=F_Q1-G_B=400N-250N=150N．
而：N₁：N₂=3：11；所以：N₂=550N
由v₁=3v=0.6m/s； F₁ 的功率：P=F₁v₁=240W．
滑轮组效率η₁= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ①
（3）当F₂=3F=600N，PO''：O''Q=4：1时

对B受力分析如图3（c）：N₂+G_B=F_Q2，F_Q2=N₂+G_B=550N+250N=800N
对杠杆PQ 受力分析如图3（b）所示，F_P2×O''P=F_Q2×O''Q；
F_P2= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =200N
对动滑轮、A和增加的配重整体受力分析如图3（a）所示：3F₂+F_P2=G_A+G_动+G_A′；
则增加的配重A′所受重力为：G_A′=3F₂+F_P2-G_A-G_动=3×600N+200N-1500N-100N=400N
不计绳和滑轮的摩擦，可得滑轮组效率：η₂= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ②
$\text{[math]}$ 得： $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ．
答：（1）拉力F₁的功率是240W．（2）增加的配重G_A′=400N．（3） $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ．
分析：1、对动滑轮、配重A组成的整体受力分析，由平衡条件求支点P对配重A的支持力F_P；对杠杆进行受力分析，由平衡条件求杠杆对液压装置的支持力F_Q；
液压装置B进行受力分析，由杠杆平衡条件，求出液压装置B所受的重力G_B．
2、对动滑轮、配重A组成的整体，由平衡条件求支点P对配重A的支持力F_P1；对液压装置B进行受力分析，由力的平衡条件求对踏板施压力N₁，N₂；
对杠杆进行受力分析，由杠杆平衡条件求杠杆对液压装置的支持力F_Q1；由功率公式P=FV求F1的功率，求出滑轮组效率η₁．
3、对液压装置B进行受力分析，由平衡条件求杠杆对B的支持力F_Q2；对杠杆进行受力分析，由杠杆的平衡条件求杠杆P对A的支持力F_P2；
对动滑轮、配重A，A′组成的整体，由平衡条件，求配重A′所受的重力，然后求滑轮组的效率η₂．
点评：本题考查了：受力分析、力的平衡、杠杆的平衡、机械效率等知识点，物理情景及物理过程复杂，是一道难题，解题时应注意解题步骤，总结解题方法．

练习册系列答案

年级	高中课程	年级	初中课程
高一	高一免费课程推荐！	初一	初一免费课程推荐！
高二	高二免费课程推荐！	初二	初二免费课程推荐！
高三	高三免费课程推荐！	初三	初三免费课程推荐！
更多初中、高中辅导课程推荐,点击进入>>

相关习题

科目：初中物理 来源： 题型：

如图所示是某种光电计数器的原理示意图，其中R₁的电阻值随着光照亮度的增大而减小，R₂为定值电阻，工件随传送带运动，使光源的光线间歇地照射R₁，A、B两点间的信号处理系统每获得高电压时计数一次．下列说法正确的是（　　）

A、光线照射R₁时，信号处理系统计数

B、光线照射R₁时，信号处理系统不计数

C、工件挡住光线，使R₁两端电压变小

D、工件挡住光线，使R₂两端电压变大

查看答案和解析>>

科目：初中物理 来源： 题型：

如图所示是某种型号电冰箱的外观图，下表是该冰箱的主要技术参数，回答下列问题：
（1）依据表中的数据计算冰箱在给定的工作状态下压缩机一天的工作时间，该电冰箱正常工作一个月（按30天算）耗电多少千瓦时．

总有效容积/L	200
冷冻室有效容积/L	49
总输入功率/W	100
冷冻能力/（W/24h）	3.0
耗电量/（kW?h/24h）	0.59
制冷剂	R600a 58g
外型尺寸/mm	554×561×l499
质量/kg	60
气侯类型	ST/SN/N

（2）电冰箱有四个脚，每个脚与地面的接触面积为250mm²，若冰箱内现有的食物的质量为l0kg，求电冰箱对水平地面的压强．（g取10N/kg）
（3）电冰箱在运输和放置时对倾斜度有一定要求，请你设计一种方法来检查电冰箱是否倾斜．
（要求说明操作方法）

查看答案和解析>>

科目：初中物理 来源： 题型：

（2011?东城区一模）如图所示是某种健身器械的示意图，轻质支架固定在轻质杠杆PQ两端，O为支点，PO：OQ=1：4．液压装置B可使支架获得与作用在踏板上的力大小相同、竖直向下的压力，配重A重G_A=1500N悬挂在滑轮组下方，其下表面与支架接触，动滑轮重G_动=100N．人对滑轮轴处手柄施水平向右的拉力F=200N时，杠杆恰在水平位置平衡．为加大训练强度，将支点移至O′处，PO′：O′Q=1：1，人对手柄施水平向右的拉力F₁，同时对踏板施压力N₁，配重A以v=0.2m/s的速度竖直向上略微提升，杠杆P端匀速略微竖直向上抬起，这时滑轮组的机械效率为η₁．继续加大训练强度，增加的配重为G_A′，同时移动支点至O″处，PO″：O″Q=4：1，人对手柄施水平向右的拉力F₂，此时对踏板施压力N₂，配重被竖直向上匀速的略微提升，杠杆P端被匀速略微竖直向上抬起，这时滑轮组的机械效率为η₂．滑轮组的绳重、绳的伸长和轮轴间摩擦可以忽略，F：F₁：F₂=1：2：3，N₁：N₂=3：11．
求：（1）拉力F₁的功率P．
（2）增加的配重G_A′．
（3）η₁：η₂．

查看答案和解析>>

科目：初中物理 来源：2011年北京市东城区中考物理一模试卷（解析版） 题型：解答题

如图所示是某种健身器械的示意图，轻质支架固定在轻质杠杆PQ两端，O为支点，PO：OQ=1：4．液压装置B可使支架获得与作用在踏板上的力大小相同、竖直向下的压力，配重A重G_A=1500N悬挂在滑轮组下方，其下表面与支架接触，动滑轮重G_动=100N．人对滑轮轴处手柄施水平向右的拉力F=200N时，杠杆恰在水平位置平衡．为加大训练强度，将支点移至O′处，PO′：O′Q=1：1，人对手柄施水平向右的拉力F₁，同时对踏板施压力N₁，配重A以v=0.2m/s的速度竖直向上略微提升，杠杆P端匀速略微竖直向上抬起，这时滑轮组的机械效率为η₁．继续加大训练强度，增加的配重为G_A′，同时移动支点至O″处，PO″：O″Q=4：1，人对手柄施水平向右的拉力F₂，此时对踏板施压力N₂，配重被竖直向上匀速的略微提升，杠杆P端被匀速略微竖直向上抬起，这时滑轮组的机械效率为η₂．滑轮组的绳重、绳的伸长和轮轴间摩擦可以忽略，F：F₁：F₂=1：2：3，N₁：N₂=3：11．
求：（1）拉力F₁的功率P．
（2）增加的配重G_A′．
（3）η₁：η₂．

查看答案和解析>>

同步练习册答案

练习册

高中

初中

小学