Question

【題目】小冊設計了一個能反映水平風力大小的裝置。如圖所示，AB和OP均為質量不計的細桿，AB=48cm，OP=60cm，下端連接一個圓球P，圓球的重力G=2N，無風時，OP下垂并與A端接觸，A點標注的風力是0；有風時，OP繞懸掛點O轉動，風對圓球的作用力F方向始終水平向右，已知OA＝12cm，不計摩擦。

(1)如圖所示，有風時，OP和AB的接觸點為C，細桿OP和圓球P處于靜止狀態，在這種情況下杠桿平衡的條件是：_____；（用字母表示）

(2)當F=4N時，OP和AB的接觸點為C，C點標注的風力是4N，AC=_____cm；

(3)此裝置可以標注的最大風力是_____N；

(4)細桿AB上標注好風力值后，細桿上的刻度是_____（選填“均勻的”或“不均勻的”）

Answer 1

【答案】G·DP=F·OD 24 8 均勻的

【解析】

(1)[1]由圖可知，重力G的力臂為DP，風對球的作用力F的力臂為OD，細桿OP和球P處于靜止狀態在這種情況下杠桿平衡的條件是G·DP=F·OD。

(2)[2]由杠桿平衡的條件G·DP=F·OD得到

①

由相似三角形的性質可得

②

由①②可得

當F=4N時，則

AC=24cm

(3)[3]當OP和AB的接觸點為B時，此裝置所測的風力最大，則有

F大=8N

(4)[4]由

得到

F=·AC

由G和OA不變可知，F與AC成正比，則細桿上的刻度是均勻的。