题目内容

12.将轻绳和轻弹簧的一端分别固定在圆弧上的A、B两点,另一端固定在小球a上,静止时,小球a恰好处于圆心O处,如图甲所示,此时绳与水平方向夹角为θ,弹簧恰好水平,现将轻弹簧与轻绳对调,将a球换成b球后,小球仍位于O点,如图乙所示则,a、b两个小球的质量之比为(  )
A.1:1B.tanθC.$\frac{1}{cosθ}$D.$\frac{1}{sinθ}$

分析 用隔离法分别对甲和乙进行受力分析,然后根据平衡条件列方程即可求解.

解答 解:在甲图和乙图中,由于弹簧的长度是相等的,所以两种情况下的弹簧的弹力是相等的.
甲图中:$\frac{{m}_{1}g}{F}=tanθ$
乙图中:$\frac{{m}_{2}g}{F}=sinθ$
所以:$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}g}=\frac{Ftanθ}{Fsinθ}=\frac{1}{cosθ}$
故选:C

点评 该题考查共点力的平衡,a与b的受力图是相同的,不同的是两种情况下弹簧的位置不同,所以拉力不同.本题属于中档题,熟练的应用受力分析的方法分别对两个小球进行受力分析是关键.

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