Question

12．圖甲是具有存車、景觀功能的“空中存車亭”．圖乙是它的工作原理：A為存車架，O為桿OB的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，桿的B端懸掛存車架，BC為牽引OB桿轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼絲繩，M為牽引鋼絲繩的電動(dòng)機(jī)．存車時(shí)，汽車開到存車架上，電動(dòng)機(jī)通過鋼絲繩BC將桿OB拉到一定高度固定；取車時(shí)，將OB桿放下使存車架落回地面．
請(qǐng)根據(jù)信息、結(jié)合圖分析：
（1）圖甲，汽車總重1.7噸，四個(gè)車輪與地面接觸的總面積為1700cm²，存車架總重300千克，靜止放置在存車架內(nèi)，對(duì)存車架的壓強(qiáng)多大？
（2）圖乙中滑輪C的作用是改變力的方向．
（3）已知OB長(zhǎng)5米，OP距離為3米，B離地高度為4米．當(dāng)該裝置提升至圖乙所示位置，即BC垂直于桿OB時(shí)，鋼絲繩BC拉力為多大？（忽略O(shè)B的重力和機(jī)械各部分的摩擦力）

Answer 1

分析 （1）汽車靜止放置在存車架內(nèi)時(shí)，對(duì)存車架的壓力等于汽車的重力，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)存車架的壓強(qiáng)；
（2）使用定滑輪不省力也不費(fèi)力，但可以改變力的方向；
（3）先畫出作用在杠桿上的阻力和阻力臂以及動(dòng)力和動(dòng)力臂，然后利用杠桿平衡的條件求出鋼絲繩所受到的拉力．

解答 解：（1）汽車靜止放置在存車架內(nèi)時(shí)，對(duì)存車架的壓力：
F=G_車=m_車g=1.7×10³kg×10N/kg=1.7×10⁴N，
對(duì)存車架的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.7×1{0}^{4}N}{1700×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（2）圖乙中滑輪C為定滑輪，使用定滑輪的特點(diǎn)不省力，但可以改變力的方向；
（3）作用在杠桿上的阻力、阻力臂以及動(dòng)力、動(dòng)力臂，如下圖所示：

由題意可知，L₁=OB=5m，L₂=OP=3m，
B點(diǎn)受到拉力：
F₂=G_總=（m_車+m_架）g=（1.7×10³kg+300kg）×10N/kg=2×10⁴N，
由杠桿平衡條件F₁L₁=F₂L₂可得，鋼絲繩BC拉力：
F₁=$\frac{{F}_{2}{L}_{2}}{{L}_{1}}$=$\frac{2×1{0}^{4}N×3m}{5m}$=1.2×10⁴N．
答：（1）汽車對(duì)存車架的壓強(qiáng)為1×10⁵Pa；
（2）改變力的方向；
（3）當(dāng)該裝置提升至圖乙所示位置，即BC垂直于桿OB時(shí)，鋼絲繩BC拉力為1.2×10⁴N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)的計(jì)算和定滑輪的特點(diǎn)以及杠桿平衡條件的應(yīng)用，畫圖確定動(dòng)力臂和阻力臂的大小是關(guān)鍵．