14.(2024 山东泰安)如图甲所示的是我国古代科技著作《天工开物》中记载的利用桔槔汲水的情景,桔槔的简化模拟示意图如图乙所示。轻质杠杆的支点 O 距左端$l_{1}=0.5 m$,距右端$l_{2}=0.2 m$,在杠杆左端悬挂配重物体 A,右端挂棱长为 0.1 m 的正方体 B,其重力为 70 N。已知杠杆在水平位置平衡时,正方体 B 对地面的压强为$2×10^{3}Pa$,g 取 10 N/kg。求:
(1)正方体 B 对地面的压力;
(2)配重物体 A 的质量。

(1)正方体 B 对地面的压力;
(2)配重物体 A 的质量。
答案
【解析】:
### (1)求正方体$B$对地面的压力
根据压强公式$p = \frac{F}{S}$,可得正方体$B$对地面的压力$F = pS$。
正方体$B$的棱长为$0.1m$,则其底面积$S=(0.1m)^{2}=0.01m^{2}$,已知压强$p = 2\times10^{3}Pa$。
所以$F = pS=2\times10^{3}Pa\times0.01m^{2}=20N$。
### (2)求配重物体$A$的质量
对正方体$B$进行受力分析,$B$受到重力$G_{B}$、地面的支持力$F_{支}$($F_{支}=F = 20N$,因为力的作用是相互的)和杠杆的拉力$F_{拉}$。
根据力的平衡$G_{B}=F_{拉}+F_{支}$,则杠杆对$B$的拉力$F_{拉}=G_{B}-F_{支}=70N - 20N = 50N$。
根据杠杆平衡条件$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$,在图乙中$F_{A}l_{1}=F_{拉}l_{2}$,已知$l_{1}=0.5m$,$l_{2}=0.2m$,$F_{拉}=50N$。
可得$F_{A}=\frac{F_{拉}l_{2}}{l_{1}}=\frac{50N\times0.2m}{0.5m}=20N$,因为$F_{A}=G_{A}=m_{A}g$,$g = 10N/kg$。
所以$m_{A}=\frac{G_{A}}{g}=\frac{20N}{10N/kg}=2kg$。
【答案】:
(1)$20N$;(2)$2kg$
### (1)求正方体$B$对地面的压力
根据压强公式$p = \frac{F}{S}$,可得正方体$B$对地面的压力$F = pS$。
正方体$B$的棱长为$0.1m$,则其底面积$S=(0.1m)^{2}=0.01m^{2}$,已知压强$p = 2\times10^{3}Pa$。
所以$F = pS=2\times10^{3}Pa\times0.01m^{2}=20N$。
### (2)求配重物体$A$的质量
对正方体$B$进行受力分析,$B$受到重力$G_{B}$、地面的支持力$F_{支}$($F_{支}=F = 20N$,因为力的作用是相互的)和杠杆的拉力$F_{拉}$。
根据力的平衡$G_{B}=F_{拉}+F_{支}$,则杠杆对$B$的拉力$F_{拉}=G_{B}-F_{支}=70N - 20N = 50N$。
根据杠杆平衡条件$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$,在图乙中$F_{A}l_{1}=F_{拉}l_{2}$,已知$l_{1}=0.5m$,$l_{2}=0.2m$,$F_{拉}=50N$。
可得$F_{A}=\frac{F_{拉}l_{2}}{l_{1}}=\frac{50N\times0.2m}{0.5m}=20N$,因为$F_{A}=G_{A}=m_{A}g$,$g = 10N/kg$。
所以$m_{A}=\frac{G_{A}}{g}=\frac{20N}{10N/kg}=2kg$。
【答案】:
(1)$20N$;(2)$2kg$
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