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    如图所示为一种蓄水箱的放水装置，AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，A、O两点间距离为40cm，B、O两点的水平距离为10cm，B、O两点的竖直距离为7cm．A点正下方的Q是一个重为5N、横截面积为200cm2的盖板（盖板恰好能堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连．在水箱右侧的水平工作台上，有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，从而可以控制水是否能从出水口流出．若水箱中水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F1，工作台对人的支持力为FN1；若水箱中水深为100cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F2，工作台对人的支持力为FN2．已知FN1与FN2之比为69：77，盖板的厚度、绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上，取g=10N/kg．求：
    （1）当水箱中水深为50cm时，盖板上表面所受水产生的压强；
    （2）人对绳子的拉力F1的大小；
    （3）若与杠杆A、B两端连接的细绳足够结实，而人拉滑轮组的绳子所能承受的最大拉力为330N，则为能实现使用图中的装置放水，水箱中水的最大深度不得超过多少？

    【答案】分析：（1）已知水的密度和深度，利用公式p=ρgh得到盖板上表面受到水的压强；
    （2）（3）分别以盖板、动滑轮和人为研究对象，进行受力分析，根据合力为零和杠杆平衡条件列出等量关系式求解拉力的大小．
    解答：已知：h1=50cm=0.5m  ρ=1.0×103kg/m3  g=10N/kg   S=0.02m2  G板=5N  lA=40cm=0.4m  lB=10cm=0.1m  h2=100cm=1m   FN1：FN2=69：77
    求：（1）p=？（2）F1=？（3）h最大=？
    解：（1）盖板上表面所受水产生的压强
    p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa．
    （2）盖板、动滑轮和人的受力情况如下图：

    水深h1=50cm时，盖板受到水产生的压力
    FQ1=P1S=5000Pa×0.02m2=100N．
    当盖板恰好要被拉起时，受力情况如图甲所示．根据平衡条件，可知A端绳的拉力FA1=FQ1+G板=100N+5N=105N．
    此时作用在杠杆A端的拉力F'A1=FA1=105N．
    根据杠杆平衡条件可知，此时作用在B端绳上的拉力FB1=?F′A1=×105N=420N．
    根据力的作用的相互性可知，此时连接B端的绳对动滑轮C的作用力FC1=FB1=420N．
    设动滑轮所受重力为G动，其受力情况如图乙所示，根据平衡条件对动滑轮应有5F1=FC1+G动．
    此时人的受力情况如图丙所示，因F1=F'1，根据平衡条件对人有
    FN1=G人+F1-m人g+（FC1+G动）
    同理，当水深h2=100cm时，盖板受到水产生的压力
    FQ2=p2S=ρ水gh2S=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m×0.02m2=200N．
    当盖板恰好要被拉起时，绳对杠杆A端绳的拉力F'A2=FA2=FQ2+G板=200N+5N=205N．
    此时作用在B端绳上的拉力FB2=?F′A2．=×205N=820N
    作用在动滑轮C下端的作用力FC2=FB2=820N．
    根据平衡条件对动滑轮应有5F2=FC2+G动．
    此时绳对人的拉力F'2=F2，所以根据平衡条件对人有FN2=G人+F′2=m人g+（FC2+G动）
    依题意知FN1：FN2=69：77，联立可解得G动=30N．
    所以F1=（FC1+G动）=（420N+30N）=90N．
    （3）设拉力F3=330N时，水箱中水的最大深度为h3时盖板恰好能被拉起．
    通过上述分析可知，此时作用在动滑轮C下端的力
    FC3=5F3-G动=5×330N-30N=1620N．
    此时作用在杠杆A端的拉力F′A3=?FC3=×1620N=405N．
    根据平衡条件可知，当盖板恰好要被拉起时A端绳对它的拉力
    FA3=FQ3+G板=F'A3，因为FQ3=ρ水gh3S，所以可解得
    h3===2m．
    答：
    （1）盖板上表面所受水产生的压强为5000Pa．
    （2）人对绳子的拉力F1为90N．
    （3）水箱中水的最大深度不得超过2m．
    点评：本题是一道难题，对物体正确受力分析、作出受力示意图、应用杠杆平衡条件、力的平衡条件是正确解答后面两小题的关键．
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    （1）当水箱中水深为100cm时，盖板上表面所受水的压强．
    （2）动滑轮的总重．
    （3）N1和N2之比．

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    （2009?海淀区二模）如图所示为一种蓄水箱的放水装置，AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，A、O两点间距离为40cm，B、O两点的水平距离为10cm，B、O两点的竖直距离为7cm．A点正下方的Q是一个重为5N、横截面积为200cm2的盖板（盖板恰好能堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连．在水箱右侧的水平工作台上，有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，从而可以控制水是否能从出水口流出．若水箱中水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F1，工作台对人的支持力为FN1；若水箱中水深为100cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F2，工作台对人的支持力为FN2．已知FN1与FN2之比为69：77，盖板的厚度、绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上，取g=10N/kg．求：
    （1）当水箱中水深为50cm时，盖板上表面所受水产生的压强；
    （2）人对绳子的拉力F1的大小；
    （3）若与杠杆A、B两端连接的细绳足够结实，而人拉滑轮组的绳子所能承受的最大拉力为330N，则为能实现使用图中的装置放水，水箱中水的最大深度不得超过多少？

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    （2010?大兴区二模）如图所示为一种蓄水箱的放水装置，AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，如图A、O两点间距离为40cm，B、O两点间距离为20cm，且OB与水平面夹角为60°．A点正下方的Q是一个轻质、横截面积为100cm2的盖板（盖板恰好能堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连．在水箱右侧的水平工作台上，有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，从而可以控制水是否能从出水口流出．若水箱中水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F1，工作台对人的支持力为N1；若水箱中水深为100cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F2，工作台对人的支持力为N2．已知N1与N2之比为9：7，盖板的厚度、绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上，取g=10N/kg．求：
    （1）动滑轮所受的重力
    （2）F1：F2
    （3）当水位至少达到多高时，人无法拉起盖板．

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    （1）当水箱中水深为70cm时，盖板上表面所受水的压强．
    （2）动滑轮的总重．

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    （1）当水箱中水深为80cm时，盖板上表面所受水的压强；
    （2）动滑轮的总重G动．

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