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精英家教网有两个轻环A、B套在光滑固定的水平杆上,两环间距为a,用全长为L的轻质橡皮条分别连接两环(a<L<2a),在橡皮条的中点加一竖直向上的拉力F,要使橡皮条拉成一个与杆围成边长为a的正三角形,如图所示,必须在两环上分别各施加大小相等的作用力.关于此力,下列说法中正确的是(  )
A、此力若沿橡皮条方向,大小应为
F
3
B、此力若垂直于橡皮条,大小应为
F
3
C、此力若沿杆方向,大小应为
3
F
6
D、此力的最小值为
3
F
12
分析:先将拉力F按照作用效果沿着两根橡皮条方向进行分解,得到两个分力;然后对小圆环进行受力分析并根据平衡条件列式即可.
解答:解:A、将拉力F沿着两根橡皮条方向进行分解,如图
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根据平行四边形定则,得到两个分力为:2F1cos30°=
3
3
F
,解得,F1=F2=F;
若沿橡皮条方向施加力时,外力必须与F1和F2平衡时,即大小等于
3
3
F
,环保持静止,故A正确;
B、若沿垂直橡皮条方向施加力T,橡皮条受到的拉力和另外施加的力合力向上,如图
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由几何关系得到,T=
3
3
F1=
1
3
F,故B正确;
C、C、若沿杆方向施加力T,橡皮条橡皮条受到的拉力和另外施加的力合力依然向上,如图
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由几何关系得到,T=
1
2
F1=
3
6
F,故C正确;
D、不管沿着什么方向施加力T,该与橡皮条的拉力的合力一定沿着竖直方向,通过作图可知,当施加力方向与合力方向垂直时,该力最小,由C选项结论可知最小力为
3
6
F,故D错误;
故选:ABC.
点评:本题关键是先将拉力F按照作用效果进行分解,然后对小环受力分析,根据平衡条件列式计算.
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