(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
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解题思路: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FP;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FQ

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GB

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FP1;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FQ1;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FQ2;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FP2

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

(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+FP=GA+G

FP=GA+G-3F=1500N+100N-3×200N=1000N.

对杠杆PQ 受力分析如图1(b)所示:FP×OP=FQ×OQ;

FQ=

FP×OP

OQ=[1000N×1/4]=250N

对B受力分析如图1(c),由平衡条件得:GB=FQ=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+FP1=GA+G

FP1=GA+G-3F1=1500N+100N-3×400N=400N

对杠杆PQ 受力分析如图2(b)所示:FP1×O′P=FQ1×O′Q;

FQ1=

FP1×O′Q

O′P=[400N×1/1]=400N

对B受力分析如图2(c):N1+GB=FQ1 ,则N1=FQ1-GB=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=

W1有

W2总=

(GA−FP1)h

3F1h ①

(3)当F2=3F=600N,PO'':O''Q=4:1时

对B受力分析如图3(c):N2+GB=FQ2,FQ2=N2+GB=550N+250N=800N

对杠杆PQ 受力分析如图3(b)所示,FP2×O''P=FQ2×O''Q;

FP2=

FQ2× O,,Q

O,,P=[800N×1/4]=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+FP2=GA+G+GA′;

则增加的配重A′所受重力为:GA′=3F2+FP2-GA-G=3×600N+200N-1500N-100N=400N

不计绳和滑轮的摩擦,可得滑轮组效率:η2=

W2有

W2总=

(GA+GA′−FP2)h

3F2h ②

[①/②]得:

η1

η2=

点评:

本题考点: 力的合成与应用;杠杆的平衡条件;机械效率;功率的计算.

考点点评: 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.