Question

【題目】后端挑著裝滿道具的“百寶箱”，前端挑著由活動支架與花布組成的“戲臺”，江西省非物質文化遺產傳承人肖秋林就這樣挑著擔子四處游走，表演了40多年“一人一臺戲”的布袋木偶戲。如圖所示，假設“戲臺”重100N，裝了道具的“百寶箱”重200N，它們的懸掛點之間距離為l.5m，扁擔視作重力不計的硬直棒。

（1）挑起擔子時，“百寶箱”被提高了0.6m，這一過程中，需要克服“百寶箱”重力做多少功?

（2）假設肩膀與扁擔的接觸點為D，當手不對扁擔施加力的作用時，要使扁擔在水平位置平衡，前端懸掛點A與O點的距離多大?

（3）當前端的“戲臺”卸下后，左手在A點施加力，同樣能使扁擔在水平位置平衡。若肖師傅是在站立時卸下“戲臺”，則卸下“戲臺”前后：

①扁擔對肩膀壓力 （填“變大”、“變小”或“不變”）。

②肖師傅對水平地面的壓強如何變化?變化多大?（假設肖師傅的每只腳與地面的接觸面積為200cm2）

Answer 1

【答案】（1）120J； （2）1.0m； （3）①不變、②減小、減小2.5×103Pa

【解析】

試題分析：（1）需要克服“百寶箱”重力做功W=G箱h=200N×0.6m=120J

（2）設前端懸掛點A與O點的的距離為L1，后端懸掛點A與O點的的距離為L2，由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可知，G臺L1=G箱（LAB－L1），數據代入得：100N×L1=２00N×（1.5m－L1），解得：L1=1.0m

（3）①扁擔對肩膀壓力不變,因為扁擔在水平位置仍平衡，左手在A點施加力大小等于“戲臺”對A點施加力。

②由于肖師傅對水平地面的壓力F =G總，卸下“戲臺”，總的重力減小，肖師傅對水平地面的壓力減小，所以壓強減小，減小的壓強△p=△F/S=G臺/S=100N/（2×200×10-4m2）=2.5×103Pa。