今年春節(jié)前后,我國南方大部分省區(qū)遭遇了罕見的雪災(zāi),此次災(zāi)害過程造成17個。▍^(qū)、市、兵團(tuán))不同程度受災(zāi).尤其是雪災(zāi)天氣造成輸電線被厚厚的冰層包裹(如圖甲),使相鄰兩個鐵塔間的拉力大大增加,導(dǎo)致鐵塔被拉倒、壓塌(如圖乙),電力設(shè)施被嚴(yán)重?fù)p毀,給這些地方群眾的生產(chǎn)生活造成了極大不便和巨大損失.
當(dāng)若干相同鐵塔等高、等距時,可將之視為如圖所示的結(jié)構(gòu)模型.已知鐵塔(左右對稱)質(zhì)量為m,塔基寬度為d.相鄰鐵塔間輸電線的長度為L,其單位長度的質(zhì)量為m,輸電線頂端的切線與豎直方向成θ角.已知冰的密度為ρ,設(shè)冰層均勻包裹輸電線上,且冰層的橫截面為圓形,其半徑為R(輸電線的半徑可忽略).

(1)每個鐵塔塔尖所受的壓力將比原來增大多少?
(2)被冰層包裹后,輸電線在最高點、最低點所受的拉力大小分別為多少?
(3)若某鐵塔一側(cè)的輸電線在頂端斷裂,該鐵塔由于受力不對稱,會造成該塔以塔基另一側(cè)與地面的接觸點為軸旋轉(zhuǎn)翻倒.已知地面對塔基的最大拉力為F(該力可簡化為作用點位于塔基中心、方向豎直向下的拉力),設(shè)鐵塔包裹冰前后的質(zhì)量之比與輸電線包裹冰前后的質(zhì)量之比相同,要使鐵塔不致翻倒,輸電線上包裹的冰層半徑R的最大值Rmax為多少?
【答案】分析:(1)塔尖受到的壓力來自于左右兩邊的各一半導(dǎo)線上的重力,即為一根導(dǎo)線上的增加的重力;
(2)分別對導(dǎo)線最高點及最低點受力分析,由共點力的平衡可得出導(dǎo)線受到的拉力,注意在最高點時選取整根導(dǎo)線分析,而最低點時只選取一半導(dǎo)線進(jìn)行分析;
(3)根據(jù)力矩平衡條件列式求解即可.
解答:解:(1)輸電線線冰層的體積V=πR2L   
由對稱關(guān)系可知,塔尖所受壓力的增加值等于一根導(dǎo)線上冰層的重力,即
△N=ρVg=πρR2Lg   
(2)輸電線與冰層的總質(zhì)量M'=mL+πρR2Lg,輸電線受力如圖甲所示.
由共點力的平衡條件,得2F1cosθ=mLg+πρR2Lg   
輸電線在最高點所受的拉力
半根輸電線的受力如圖乙所示.
由共點力的平衡條件,得F2=F1sinθ   
輸電線在最低點所受的拉力

(3)設(shè)鐵塔被冰包裹后的質(zhì)量為m',則
鐵塔即將翻倒時受力如圖丙所示.
以塔基的最右端為轉(zhuǎn)軸,R取最大值時:
又F1'=F1,聯(lián)立各式,得
答:(1)每個鐵塔塔尖所受的壓力將比原來增大πρR2Lg;
(2)冰層包裹后,輸電線在最高點的拉力、最低點所受的拉力;
(3)輸電線上包裹的冰層半徑R的最大值為
點評:本題考查學(xué)生在生活實際中應(yīng)用物理規(guī)律的能力,本題要注意靈活選擇研究對象進(jìn)行受力分析,再應(yīng)用共點力的平衡求解.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

今年春節(jié)前后,我國南方大部分省區(qū)遭遇了罕見的雪災(zāi),此次災(zāi)害過程造成17個。▍^(qū)、市、兵團(tuán))不同程度受災(zāi).尤其是雪災(zāi)天氣造成輸電線被厚厚的冰層包裹(如圖甲),使相鄰兩個鐵塔間的拉力大大增加,導(dǎo)致鐵塔被拉倒、壓塌(如圖乙),電力設(shè)施被嚴(yán)重?fù)p毀,給這些地方群眾的生產(chǎn)生活造成了極大不便和巨大損失.
當(dāng)若干相同鐵塔等高、等距時,可將之視為如圖所示的結(jié)構(gòu)模型.已知鐵塔(左右對稱)質(zhì)量為m,塔基寬度為d.相鄰鐵塔間輸電線的長度為L,其單位長度的質(zhì)量為m0,輸電線頂端的切線與豎直方向成θ角.已知冰的密度為ρ,設(shè)冰層均勻包裹輸電線上,且冰層的橫截面為圓形,其半徑為R(輸電線的半徑可忽略).
精英家教網(wǎng)
(1)每個鐵塔塔尖所受的壓力將比原來增大多少?
(2)被冰層包裹后,輸電線在最高點、最低點所受的拉力大小分別為多少?
(3)若某鐵塔一側(cè)的輸電線在頂端斷裂,該鐵塔由于受力不對稱,會造成該塔以塔基另一側(cè)與地面的接觸點為軸旋轉(zhuǎn)翻倒.已知地面對塔基的最大拉力為F(該力可簡化為作用點位于塔基中心、方向豎直向下的拉力),設(shè)鐵塔包裹冰前后的質(zhì)量之比與輸電線包裹冰前后的質(zhì)量之比相同,要使鐵塔不致翻倒,輸電線上包裹的冰層半徑R的最大值Rmax為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

今年春節(jié)前后,我國南方大部分省區(qū)遭遇了罕見的雪災(zāi),此次災(zāi)害過程造成17個。▍^(qū)、市、兵團(tuán))不同程度受災(zāi)。尤其是雪災(zāi)天氣造成輸電線被厚厚的冰層包裹(如圖甲),使相鄰兩個鐵塔間的拉力大大增加,導(dǎo)致鐵塔被拉倒、壓塌(如圖乙),電力設(shè)施被嚴(yán)重?fù)p毀,給這些地方群眾的生產(chǎn)生活造成了極大不便和巨大損失。當(dāng)若干相同鐵塔等高、等距時,可將之視為如圖所示的結(jié)構(gòu)模型。已知鐵塔(左右對稱)質(zhì)量為m,塔基寬度為d。相鄰鐵塔間輸電線的長度為L,其單位長度的質(zhì)量為m0,輸電線頂端的切線與豎直方向成θ角。已知冰的密度為ρ,設(shè)冰層均勻包裹輸電線上,且冰層的橫截面為圓形,其半徑為R(輸電線的半徑可忽略)。

(1)每個鐵塔塔尖所受的壓力將比原來增大多少?

(2)被冰層包裹后,輸電線在最高點、最低點所受的拉力大小分別為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

今年春節(jié)前后,我國南方大部分省區(qū)遭遇了罕見的雪災(zāi),此次災(zāi)害過程造成17個省(區(qū)、市、兵團(tuán))不同程度受災(zāi).尤其是雪災(zāi)天氣造成輸電線被厚厚的冰層包裹(如圖甲),使相鄰兩個鐵塔間的拉力大大增加,導(dǎo)致鐵塔被拉倒、壓塌(如圖乙),電力設(shè)施被嚴(yán)重?fù)p毀,給這些地方群眾的生產(chǎn)生活造成了極大不便和巨大損失.
當(dāng)若干相同鐵塔等高、等距時,可將之視為如圖所示的結(jié)構(gòu)模型.已知鐵塔(左右對稱)質(zhì)量為m,塔基寬度為d.相鄰鐵塔間輸電線的長度為L,其單位長度的質(zhì)量為m0,輸電線頂端的切線與豎直方向成θ角.已知冰的密度為ρ,設(shè)冰層均勻包裹輸電線上,且冰層的橫截面為圓形,其半徑為R(輸電線的半徑可忽略).

(1)每個鐵塔塔尖所受的壓力將比原來增大多少?
(2)被冰層包裹后,輸電線在最高點、最低點所受的拉力大小分別為多少?
(3)若某鐵塔一側(cè)的輸電線在頂端斷裂,該鐵塔由于受力不對稱,會造成該塔以塔基另一側(cè)與地面的接觸點為軸旋轉(zhuǎn)翻倒.已知地面對塔基的最大拉力為F(該力可簡化為作用點位于塔基中心、方向豎直向下的拉力),設(shè)鐵塔包裹冰前后的質(zhì)量之比與輸電線包裹冰前后的質(zhì)量之比相同,要使鐵塔不致翻倒,輸電線上包裹的冰層半徑R的最大值Rmax為多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:2008-2009學(xué)年上海市徐匯區(qū)高三(上)第一次測試物理試卷(解析版) 題型:解答題

今年春節(jié)前后,我國南方大部分省區(qū)遭遇了罕見的雪災(zāi),此次災(zāi)害過程造成17個。▍^(qū)、市、兵團(tuán))不同程度受災(zāi).尤其是雪災(zāi)天氣造成輸電線被厚厚的冰層包裹(如圖甲),使相鄰兩個鐵塔間的拉力大大增加,導(dǎo)致鐵塔被拉倒、壓塌(如圖乙),電力設(shè)施被嚴(yán)重?fù)p毀,給這些地方群眾的生產(chǎn)生活造成了極大不便和巨大損失.
當(dāng)若干相同鐵塔等高、等距時,可將之視為如圖所示的結(jié)構(gòu)模型.已知鐵塔(左右對稱)質(zhì)量為m,塔基寬度為d.相鄰鐵塔間輸電線的長度為L,其單位長度的質(zhì)量為m,輸電線頂端的切線與豎直方向成θ角.已知冰的密度為ρ,設(shè)冰層均勻包裹輸電線上,且冰層的橫截面為圓形,其半徑為R(輸電線的半徑可忽略).

(1)每個鐵塔塔尖所受的壓力將比原來增大多少?
(2)被冰層包裹后,輸電線在最高點、最低點所受的拉力大小分別為多少?
(3)若某鐵塔一側(cè)的輸電線在頂端斷裂,該鐵塔由于受力不對稱,會造成該塔以塔基另一側(cè)與地面的接觸點為軸旋轉(zhuǎn)翻倒.已知地面對塔基的最大拉力為F(該力可簡化為作用點位于塔基中心、方向豎直向下的拉力),設(shè)鐵塔包裹冰前后的質(zhì)量之比與輸電線包裹冰前后的質(zhì)量之比相同,要使鐵塔不致翻倒,輸電線上包裹的冰層半徑R的最大值Rmax為多少?

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案