Question

如图所示是一种研究劈的作用的装置，托盘A固定在细杆上，细杆放在固定的圆孔中，下端有滚轮，细杆只能在竖直方向上移动，在与托盘连接的滚轮正下面的底座上也固定一个滚轮，轻质劈放在两滚轮之间，劈背的宽度为a，侧面的长度为L，劈尖上固定的细线通过滑轮悬挂质量为m的砝码，调整托盘上所放砝码的质量M，可以使劈在任何位置时都不发生移动．忽略一切摩擦和劈、托盘、细杆与滚轮的重力，若a=

10

5

L，试求M是m的多少倍？

Answer 1

分析：受力分析后结合平衡条件列方程求解即可．

解答：解：分析托盘受力如图甲：
托盘受向下的重力Mg，劈对滚轮的支持力F₁，圆孔的约束力为F₂，
对托盘有：Mg=F₁cosα，而cosα=

l2- a2 4

l

                                         
则Mg=

l2- a2 4

l

F₁
对劈受力分析如图乙所示，劈受两个滚轮作用力F₃、F₄，细线的拉力F₅=mg，
有：mg=2F₅sinα，则mg=

a

l

F₅
因为F₁与F₅是作用力与反作用力，所以F₁=F₅
由以上三式得：M=

l2- a2 4

a

m                           
代入数据得：M=1.5m
答：M是m的1.5倍．

点评：本题难度不大，关键是画受力分析示意图和力的合成与分解．