17. (传统文化)杆秤是我国度量衡“三大件(尺斗秤)”的重要组成部分,是中华民族衡重的基本量具. 杆秤依据杠杆原理制作而成,一般由秤钩(秤盘)、秤杆和秤砣三部分组成,秤杆上的刻度叫做“秤星”,古时候秤杆叫做“权”,秤砣叫做“衡”,“权衡”一词就来源于此.
如图是小阳同学利用自制杆秤称重的示意图,使用时将货物放在秤盘上,用手提起B(相当于支点)处的秤纽,在秤杆上移动秤砣的位置,当秤杆水平平衡时,可根据秤砣在秤杆上的位置读出货物的质量. 如图②所示,称量货物甲时,秤砣在C处秤杆平衡,此时可读出货物甲的质量是40 g,则此时(甲的质量40+秤盘质量)×AB=秤砣质量×BC;如图③所示,称量货物乙时,秤砣在D处秤杆平衡,此时可读出货物乙的质量是60 g. 根据图中所给数据,求这把杆秤的秤星E对应的刻度是多少克.

如图是小阳同学利用自制杆秤称重的示意图,使用时将货物放在秤盘上,用手提起B(相当于支点)处的秤纽,在秤杆上移动秤砣的位置,当秤杆水平平衡时,可根据秤砣在秤杆上的位置读出货物的质量. 如图②所示,称量货物甲时,秤砣在C处秤杆平衡,此时可读出货物甲的质量是40 g,则此时(甲的质量40+秤盘质量)×AB=秤砣质量×BC;如图③所示,称量货物乙时,秤砣在D处秤杆平衡,此时可读出货物乙的质量是60 g. 根据图中所给数据,求这把杆秤的秤星E对应的刻度是多少克.
答案
17. 解:设A处未挂物体时重a g,秤砣重b g,
由题图②、题图③可得
$\begin{cases}2.5(a+40)=11b, \\2.5(a+60)=16b,\end{cases}$
解得$\begin{cases}a=4, \\b=10.\end{cases}$
设这把杆秤的秤星E对应的刻度是x g.
则2.5(x+4)=26×10,
解得x=100,
答:这把杆秤的秤星E对应的刻度是100 g.
由题图②、题图③可得
$\begin{cases}2.5(a+40)=11b, \\2.5(a+60)=16b,\end{cases}$
解得$\begin{cases}a=4, \\b=10.\end{cases}$
设这把杆秤的秤星E对应的刻度是x g.
则2.5(x+4)=26×10,
解得x=100,
答:这把杆秤的秤星E对应的刻度是100 g.
解析
【分析】
本题利用杠杆平衡条件(动力×动力臂=阻力×阻力臂)解决杆秤刻度问题。首先设空秤盘的等效质量为$a\ \mathrm{g}$,秤砣质量为$b\ \mathrm{g}$,根据图②、图③的平衡状态列出方程组,求出$a$和$b$的值;再根据E点的力臂,结合杠杆平衡条件求出E对应的刻度值。
【解析】
设A处未挂物体时空秤盘的等效质量为$a\ \mathrm{g}$,秤砣质量为$b\ \mathrm{g}$,支点为B,根据杠杆平衡条件:
图②中,货物甲质量为$40\ \mathrm{g}$,力臂$AB=2.5\ \mathrm{cm}$,秤砣力臂$BC=11\ \mathrm{cm}$,可得:
$2.5(a + 40) = 11b$
图③中,货物乙质量为$60\ \mathrm{g}$,秤砣力臂$BD=16\ \mathrm{cm}$,可得:
$2.5(a + 60) = 16b$
联立方程组:
$\begin{cases}2.5(a + 40)=11b \\2.5(a + 60)=16b \end{cases}$
解得:$\begin{cases}a=4 \\b=10 \end{cases}$
设E对应的刻度为$x\ \mathrm{g}$,此时秤砣力臂$BE=26\ \mathrm{cm}$,根据杠杆平衡条件:
$2.5(x + 4)=26×10$
解得:$x=100$
【答案】
100 g
【知识点】
杠杆平衡条件、质量与力的关系
【点评】
本题结合传统文化中的杆秤,考查杠杆平衡条件的实际应用,需要正确分析力和力臂,建立方程求解,体现了物理知识与生活的紧密联系,是典型的物理应用题。
【难度系数】
0.5
本题利用杠杆平衡条件(动力×动力臂=阻力×阻力臂)解决杆秤刻度问题。首先设空秤盘的等效质量为$a\ \mathrm{g}$,秤砣质量为$b\ \mathrm{g}$,根据图②、图③的平衡状态列出方程组,求出$a$和$b$的值;再根据E点的力臂,结合杠杆平衡条件求出E对应的刻度值。
【解析】
设A处未挂物体时空秤盘的等效质量为$a\ \mathrm{g}$,秤砣质量为$b\ \mathrm{g}$,支点为B,根据杠杆平衡条件:
图②中,货物甲质量为$40\ \mathrm{g}$,力臂$AB=2.5\ \mathrm{cm}$,秤砣力臂$BC=11\ \mathrm{cm}$,可得:
$2.5(a + 40) = 11b$
图③中,货物乙质量为$60\ \mathrm{g}$,秤砣力臂$BD=16\ \mathrm{cm}$,可得:
$2.5(a + 60) = 16b$
联立方程组:
$\begin{cases}2.5(a + 40)=11b \\2.5(a + 60)=16b \end{cases}$
解得:$\begin{cases}a=4 \\b=10 \end{cases}$
设E对应的刻度为$x\ \mathrm{g}$,此时秤砣力臂$BE=26\ \mathrm{cm}$,根据杠杆平衡条件:
$2.5(x + 4)=26×10$
解得:$x=100$
【答案】
100 g
【知识点】
杠杆平衡条件、质量与力的关系
【点评】
本题结合传统文化中的杆秤,考查杠杆平衡条件的实际应用,需要正确分析力和力臂,建立方程求解,体现了物理知识与生活的紧密联系,是典型的物理应用题。
【难度系数】
0.5
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