题目内容
如图所示,AB、CD分别表示质量均匀、形状相同的两块长方形木板,它们的重力均为G,长均为L,分别可绕各自的支点O1、O2自由转动,且AO1:O1B=CO2:O2D=2:1.现将一根长度超过L的链条MN悬挂在两板的B端和D端,当B、D两端相距L/2时,两木板恰好保持水平状态,则该链条的重力为________.若将两木板间的距离由L/2缓缓增大为L,其他条件不变,则AB板将________(选填“绕O1顺时针转动”、“绕O1逆时针转动”或“仍保持水平状态”).
G 仍保持水平状态
分析:对AB木板进行分析,因为杠杆的自重为G,则支点左端对杠杆竖直向下的力为杠杆的自重,并根据AO1与O1B的比值计算出力臂,以及支点右端杠杆自重以及链条对杠杆的作用力和力臂,根据力矩平衡求出链条的重力.当杠杆间的距离拉大时,再对杠杆进行受力分析,比较链条对杠杆力的作用,并结合杠杆平衡的条件即可判断出AB板的状态.
解答:设链条对木板的拉力与竖直方向的夹角为θ,根据三力汇交原理,链条受两个拉力和重力平衡,对链条分析,知2Fcosθ=G′,F=.
对木板运用力矩平衡得,,即
解得G′=G
两木板间的距离由缓缓增大为L,链条与竖直方向的夹角变大,拉力变大,但是不变,根据力矩平衡知,AB板将仍保持水平状态.
故答案为:G,仍保持水平状态.
点评:本题综合考查了共点力平衡问题以及力矩平衡问题,难度中等,关键是对杠杆进行准确的受力分析,然后根据杠杆平衡条件进行计算.
分析:对AB木板进行分析,因为杠杆的自重为G,则支点左端对杠杆竖直向下的力为杠杆的自重,并根据AO1与O1B的比值计算出力臂,以及支点右端杠杆自重以及链条对杠杆的作用力和力臂,根据力矩平衡求出链条的重力.当杠杆间的距离拉大时,再对杠杆进行受力分析,比较链条对杠杆力的作用,并结合杠杆平衡的条件即可判断出AB板的状态.
解答:设链条对木板的拉力与竖直方向的夹角为θ,根据三力汇交原理,链条受两个拉力和重力平衡,对链条分析,知2Fcosθ=G′,F=.
对木板运用力矩平衡得,,即
解得G′=G
两木板间的距离由缓缓增大为L,链条与竖直方向的夹角变大,拉力变大,但是不变,根据力矩平衡知,AB板将仍保持水平状态.
故答案为:G,仍保持水平状态.
点评:本题综合考查了共点力平衡问题以及力矩平衡问题,难度中等,关键是对杠杆进行准确的受力分析,然后根据杠杆平衡条件进行计算.
练习册系列答案
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如图所示,ab、cd是固定在竖直平面内的足够长的金属框架,bc段接有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,ef是一条不计电阻的金属杆,杆两端与ab和cd接触良好且能无摩擦下滑(不计空气阻力),下滑时ef始终处于水平位置,整个装置处于方向垂直框面向里的匀强磁场中,ef从静止下滑,经过一段时间后闭合开关S,则在闭合开关S后( )
A、ef的加速度大小不可能大于g | B、无论何时闭合开关S,ef最终匀速运动时速度都相同 | C、无论何时闭合开关S,ef最终匀速运动时电流的功率都相同 | D、ef匀速下滑时,减少的机械能大于电路消耗的电能 |