Question

【题目】如图所示，要将重为G＝500 N，半径为r＝0.5 m的轮子滚上高为h＝20 cm的台阶，(支点为轮子与台阶的接触点O)，试在图中作出阻力G的力臂l，并在图中作出所用的最小力F的示意图______．这个最小力F＝_____N，并且至少需要做_____J的功，才能将轮子滚上台阶．

Answer 1

【答案】200100

【解析】

(1)根据杠杆平衡条件，动力最小，就是动力臂最大，圆上的直径作为动力臂最长，如下图：

(2)①动力臂如图L′表示,其长度等于直径,即L′＝0.5m×2＝1m；②在图上做出阻力臂，用L表示，即为OB长度，A为圆环圆心，线段AB长度等于圆半径和台阶高度之差，即AB＝0.5m0.2m＝0.3m，△OAB为直角三角形，根据勾股定理得：L＝OB＝＝0.4m，由杠杆平衡条件：FL′＝GL，∴F＝＝＝200N.(3)根据功的原理，将这个轮子滚上台阶做的功，等于克服轮子重力做的功，即W＝Gh＝500N×0.2m＝100J.