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精英家教网如图所示,一个半径为R,重为G的均匀圆柱体,现在其边缘上作用一拉力,使它能滚上高为h的台阶,则拉力应作用于哪一点沿哪个方向才能最省力?最小拉力为多大?
分析:本题中支点是A,当拉力的作用点是过A点的直径的另一端点.过圆心O作底面的垂线OG,过A作AC⊥OG与点C.根据勾股定理就可以求出AC的长,再根据杠杆平衡条件求出力的大小.
解答:精英家教网解:如图所示,
使圆柱体滚上台阶,拉力最小时,力臂应最长,即为圆柱体的直径AB=2R,
方向垂直于过A点的直径斜向上,那么重力的力臂为AC,
AC=
OA2-OC2
=
R2-(R-h)2

=
2Rh-h2

再由杠杆平衡条件,得F•2R=G•AC,
∴F=
G
2R
2Rh-h2

答:拉力应作用在垂直于地A点的直径斜向上,最小拉力为F=
G
2R
2Rh-h2
点评:本题主要考查了勾股定理,是数学知识在实际生活中的应用.
练习册系列答案
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精英家教网如图所示,一个半径为
2
的圆过一个半径为2的圆的圆心,则图中阴影部分的面积为
 

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问题探究:
(1)如图①所示是一个半径为
3
,高为4的圆柱体和它的侧面展开图,AB是圆柱的一条母线,一只蚂蚁从A点出发沿圆柱的侧面爬行一周到达B点,求蚂蚁爬行的最短路程.(探究思路:将圆柱的侧面沿母线AB剪开,它的侧面展开图如图①中的矩形ABB′A′,则蚂蚁爬行的最短路程即为线段AB′的长);
(2)如图②所示是一个底面半径为
2
3
,母线长为4的圆锥和它的侧面展开图,PA是它的一条母线,一只蚂蚁从A点出发沿圆锥的侧面爬行一周后回到A点,求蚂蚁爬行的最短路程;
(3)如图③所示,在②的条件下,一只蚂蚁从A点出发沿圆锥的侧面爬行一周到达母线PA上的一点,求蚂蚁爬行的最短路程.
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AB
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