Question

如圖所示是舉重運動員小宇自制的訓練器械，輕桿AB長3m，可繞固定點O在豎直平面內自由轉動，其中OA=2m，A端用細繩通過滑輪懸掛著30kg的沙袋．（g取 10N/kg，繩重及摩擦不計．）
（1）小宇應在B端施加豎直向______的作用力，才能使輕桿AB在水平位置平衡．
（2）若使輕桿AB在水平位置保持平衡，小宇最小需要施加的力是多少？
（3）小宇一組動作為2分鐘40次，每次動作使沙袋上升40cm，他克服沙袋重力做功的功率是多少．

Answer 1

解：（1）要使杠桿平衡，人在B端施加的力方向應為豎直向上；
（2）F₂=G=mg=30kg×10N/kg=300N；
L₁=OB=3m-2m=1m；L₂=OA=2m；
根據F₁×L₁=F₂×L₂；
F₁=F₂×=300N×=600N；
（3）W=Gh=300N×0.4m×40=4800J；
P===40W．
答：（1）小宇應在B端施加豎直向上的作用力，才能使輕桿AB在水平位置平衡．
（2）若使輕桿AB在水平位置保持平衡，小宇最小需要施加的力是600N；
（3）他克服沙袋重力做功的功率是40W．
分析：（1）要使杠桿平衡，杠桿的A端的作用力豎直向上，人在B端施加的力方向應為豎直向上；
（2）A端物體受到的作用力等于沙袋的重力，根據杠桿平衡的條件求出B端小宇施加的力；
（3）先根據W=Gh求出重力做的功，再根據P=求出克服沙袋重力做功的功率．
點評：本題考查了學生對杠桿的平衡條件、定滑輪的特點、功和功率的計算，屬于基礎知識．