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解:
每块金属块的重力:
$G_0 = m_0 g = 10\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 100\ \mathrm{N}$
6块金属块的总重力:
$G_{\mathrm{总}} = 6G_0 = 6 × 100\ \mathrm{N} = 600\ \mathrm{N}$
图中滑轮为定滑轮,不计杆重、绳重及摩擦,拉力大小等于配重总重力:
$F = G_{\mathrm{总}} = 600\ \mathrm{N}$
拉力做的功:
$W = Fs = 600\ \mathrm{N} × 0.5\ \mathrm{m} = 300\ \mathrm{J}$
1.2
3
5
解:
由图像可得,B端从1.2m上升到1.6m的过程中:
拉力做功 $\Delta W = 5.6\ \mathrm{J} - 3.6\ \mathrm{J} = 2\ \mathrm{J}$
B端上升高度 $\Delta x = 1.6\ \mathrm{m} - 1.2\ \mathrm{m} = 0.4\ \mathrm{m}$
此过程金属棒完全离开地面,拉力等于金属棒重力$G,$根据$W=Fs$:
$G = \dfrac{\Delta W}{\Delta x} = \dfrac{2\ \mathrm{J}}{0.4\ \mathrm{m}} = 5\ \mathrm{N}$
当B端拉起高度为1.2m时,拉力做功$W_1=3.6\ \mathrm{J},$根据题意,外力做功等于克服阻力做功,该过程拉力做功全部用于克服金属棒重力做功:$W_1 = Gh$
由相似三角形关系,重心上升高度$h$满足$\dfrac{h}{x}=\dfrac{d}{l},$代入$x=l=1.2\ \mathrm{m},$得$h=d$
因此:
$d = \dfrac{W_1}{G} = \dfrac{3.6\ \mathrm{J}}{5\ \mathrm{N}} = 0.72\ \mathrm{m}$