Question

【題目】如圖所示。一根足夠長的輕質杠桿水平支在支架上，OA=20cm，G1是棱長為5cm的正方體，G2重為20N。當OB=10cm時，繩子的拉力為______________N，此時G1對地面的壓強為2×104Pa。現用一水平力F=10N，使G2向右以5cm/s的速度勻速直線運動，經過___________s后，可使G1對地面的壓力恰好為零。

Answer 1

【答案】10 10

【解析】

[1]G2在B點時，由杠桿平衡條件得

FA×OA=G2×OB

即

FA×20cm=20N×10cm

解得FA=10N。

[2]物體與地面的接觸面積

S=5cm×5cm=25cm2=0.0025m2

物體G1對地面的壓力

F=pS=2×104Pa×0.0025cm2=50N

地面對物體的支持力

F′=F=50N

G1受豎直向下的重力G1、地面的支持力F′、繩子的拉力FA作用，物體靜止，處于平衡狀態，由平衡條件得

G1=FA+F′=10N+50N=60N

當G1對地面的壓力為0時，杠桿在A點的受到的拉力

FA′=G1=60N

設G2位于C點，由杠桿平衡條件得

FA′×OA=G2×OC

即

60N×20cm=20N×OC

解得OC=60cm，物體G2的路程

s=OC-OB=60cm-10cm=50cm

物體G2的運動時間

經過10s后，可使G1對地面的壓力恰好為零。