為探究平衡木受力特點,喜愛體*的小微設計了一個平衡木模型。整個裝置如圖*所示AB可繞支點O無摩擦轉動,C處固定...
問題詳情:
為探究平衡木受力特點,喜愛體*的小微設計了一個平衡木模型。整個裝置如圖*所示AB可繞支點O無摩擦轉動,C處固定一豎直硬杆,硬杆的底部安裝了壓敏電阻片R,R所在的電路放在了硬杆內(整個裝置除硬杆以外,其它部分的重力均不計),且AB=5m,OA=BC=1m,電源電壓恆為3V,硬杆底部R阻值隨地面對它的支持力F變化的關係如圖乙所示,整個裝置放在水平地面上,AB始終處於水平平衡狀態,當重360N的小薇站在A點時,電流表的示數為0.1A,求:
(1)小薇在A點時,C處受到硬杆的拉力;
(2)小薇在A點時,地面對硬杆底部R的支持力;
(3)當電流表的示數為0.3A時,小薇距A點多少米?
【回答】
(1) 120N;(2) 60N;(3) 2m
【分析】
本題考查歐姆定律、槓槓的平衡條件,根據歐姆定律和槓桿平衡條件分析求解。
【詳解】
(1)整個裝置除硬杆以外,其它部分的重力均不計,根據槓桿的平衡條件可得
C處受到硬杆的拉力為
(2)小薇站在A點時,電流表的示數為0.1A,此時電路中的電阻
由乙圖可知地面對硬杆底部R的支持力為60N。
(3)以硬杆為研究對象,小薇站在A點時,硬杆受到自身向下的重力作用,AB對硬杆向上拉力作用,以及地面對硬杆的支持力。AB始終處於水平平衡狀態,即硬杆處於水平平衡狀態,則三個力滿足如下關係
AB對硬杆拉力與C處受到硬杆的拉力為一對相互作用力,故AB對硬杆拉力為120N,則,硬杆的重力為
當電流表的示數為0.3A時,即電路中電流=0.3A時,由歐姆定律可知此時壓敏電阻的阻值為
由乙圖知此時地面對它的支持力
此時地面對它的支持力300N大於硬杆的重力180N
則硬杆受到AB的壓力作用,三個力滿足如下關係
硬杆受到AB的壓力為
則硬杆對C端的支持力
此時人在O點的左邊,根據槓桿的平衡條件得
所以
小薇距A點
答:(1)小薇在A點時,C處受到硬杆的拉力為120N;
(2)小薇在A點時,地面對硬杆底部R的支持力60N;
(3) 當電流表的示數為0.3A時,小薇距A點2m。
知識點:槓桿
題型:計算題
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