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如图 半径为R=10cm的光滑大圆环竖直放置 轻质弹簧的一端固定在圆环上的A点 A点与圆

时间:2022-11-01 03:27:49

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如图 半径为R=10cm的光滑大圆环竖直放置 轻质弹簧的一端固定在圆环上的A点 A点与圆

问题补充:

如图,半径为R=10cm的光滑大圆环竖直放置,轻质弹簧的一端固定在圆环上的A点,A点与圆心O在同一高度,另一端与小球B相连,B球穿在大圆环上.当弹簧与水平线OA成370角时,小球B恰处于平衡状态.已知小球B的重力为15N,弹簧的劲度系数为350N/m,求:

(1)平衡时,轻弹簧AB的长度为多少cm,此时弹簧比原长长还是短?

(2)轻弹簧的原长为多少cm?

答案:

解:(1)平衡时,根据几何知识得,弹簧长度为L=2Rcos37°=16cm.由小球的受力情况可知,弹簧对小球施加的是压力,说明弹簧处于压缩状态,

此时弹簧比原长短.

(2)以小球B为研究对象,分析受力情况,作出相似三角形,则得

??

又BD=L-=3.5cm

代入解得弹力为F=7N,

则原长为L0==+16cm=18cm

答:

(1)平衡时,轻弹簧AB的长度为16cm,此时弹簧比原长短.

(2)轻弹簧的原长为18cm.

解析分析:(1)根据几何知识求出平衡时轻弹簧AB的长度.由小球的受力情况,分析弹簧的状态,判断此时弹簧与原长的大小关系.

(2)以小球B为研究对象,分析受力情况,根据三角形相似法求解弹簧的弹力,由胡克定律求出原长.

点评:本题运用三角形相似法研究非直角三角形的力平衡问题,是常用的方法,也可以运用三角函数法求解.

如图 半径为R=10cm的光滑大圆环竖直放置 轻质弹簧的一端固定在圆环上的A点 A点与圆心O在同一高度 另一端与小球B相连 B球穿在大圆环上.当弹簧与水平线OA成37

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