(2007?汕頭模擬)如圖所示,橫截面為四分之一圓(半徑為R)的柱體放在水平地面上,一根勻質(zhì)木棒OA長為3R,重為G.木棒的O端與地面上的鉸鏈連接,木棒擱在柱體上,各處摩擦均不計.現(xiàn)用一水平推力F作用在柱體豎直面上,使柱體沿著水平地面向左緩慢移動.問:
(1)當木棒與地面的夾角θ=30°時,柱體對木棒的彈力多大?
(2)此時水平推力F多大?
(3)在柱體向左緩慢移動過程中,柱體對木棒的彈力及水平推力F分別如何變化?
分析:(1)先求出柱體與木棒間彈力的力臂LN,木棒重力的力臂LG,然后根據(jù)杠桿平衡條件:GLG=FNLN求彈力.
(2)柱體在水平方向受推力F及木棒壓力的分力F1,在這兩個力的作用下柱體處于平衡狀態(tài),平衡條件可求出水平推力.
(3)先求出彈力LN及推力F大小的表達式,然后由數(shù)學知識tanθ,sinθ,隨θ的增加而增大,來判斷FN,F(xiàn)大小如何變化.
解答:解:(1)對OA棒,以O為固定轉(zhuǎn)軸,根據(jù)有固定轉(zhuǎn)軸物體的平衡條件,有:
G?
L
2
?cosθ=N?R?cotθ

代入數(shù)據(jù),解得:N=
GLsinθ
2R
=
3Gsinθ
2
=
3Gsin30°
2
=
3
4
G

(2)對柱體,在水平方向受力平衡,有:F=Nx'=N'?sinθ=N?sinθ
代入數(shù)據(jù),解得:F=
3
2
Gsin2θ=
3
2
Gsin230°=
3G
8

(3)在柱體向左緩慢移動過程中,θ逐漸增大.
N=
3Gsinθ
2
可知,柱體對木棒的彈力N逐漸增大;
F=
3
2
Gsin2θ
可知,水平推力F逐漸增大.
答:(1)柱體對木棒的彈力為
3
4
G
;
(2)此時水平推力為
3
8
G;
(3)在柱體向左緩慢移動過程中,柱體對木棒的彈力及水平推力F都不斷變大.
點評:本題考查了:(1)杠桿平衡問題,求柱體對木棒彈力的關(guān)鍵是,準確地求出各力的力臂.
(2)物體的動態(tài)平衡問題,解此類題時先求出各力的表達式,再由數(shù)學知識討論力如何變化.
練習冊系列答案
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(2007?汕頭模擬)圖中A、B、C是多用表在進行不同測量時轉(zhuǎn)換開關(guān)分別指示的位置,D是多用表指針在測量時的偏轉(zhuǎn)位置,由此可知:
A是用作
歐姆
歐姆
表,若用此檔測量,指針位置如D,則讀數(shù)是
15KΩ
15KΩ

B是用作
電流
電流
表,若用此檔測量,指針位置如D,則讀數(shù)是
5.0mA
5.0mA

C是用作
電壓
電壓
表,若用此檔測量,指針位置如D,則讀數(shù)是
25.0V
25.0V

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實驗次序 1 2 3 4 5
P(105Pa) 1.06 1.10 1.43 0.80 0.75
V(ml) 37.8 36.6 27.2 46.4 49.3
PV(105Pa?ml) 40.1 40.3 38.9 37.1 37.0

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相反
相反
(填相同或相反).若將絕緣細桿的右邊
1
2
截掉并移走(左邊
1
2
電量、位置不變),則P2處的場強大小為
E2-E1
E2-E1

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