题目
如图所示,AB、BC均为轻杆,处在同一竖直平面内,AB杆高为h. A、B、C三处均用铰接连接,其中A、C两点在同一水平面上,BC杆与水平面夹角为30°.一个质量为m的小球穿在BC杆上,并静止在BC杆底端C处,不计一切摩擦.现在对小球施加一个水平向左的恒力F=
mg,则当小球运动到BC杆的中点时,它的速度大小为 ___ ,此时AB杆对B处铰链的作用力大小为 ___ .
3 |
提问时间:2020-12-18
答案
对小球进行受力分析,如图所示:
根据牛顿第二定律得:
ma=Fcos30°-mgsin30°=mg
所以a=g
则当小球运动到BC杆的中点时,运动的位移为:
•
=h
根据匀加速直线运动位移速度公式得:v=
=
当小球运动到BC杆的中点时,小球对杆子的作用力方向垂直于杆子向下,根据几何关系得大小:N=mgcos30°=
mg
此时BC杆相当于绕C点转动的杠杆,根据杠杆平衡原理得:
FABlBC=N•
lBC+F•
lAB
解得:FAB=mg
故答案为:
,mg.
根据牛顿第二定律得:
ma=Fcos30°-mgsin30°=mg
所以a=g
则当小球运动到BC杆的中点时,运动的位移为:
h |
sin30° |
1 |
2 |
根据匀加速直线运动位移速度公式得:v=
2ax |
2gh |
当小球运动到BC杆的中点时,小球对杆子的作用力方向垂直于杆子向下,根据几何关系得大小:N=mgcos30°=
| ||
2 |
此时BC杆相当于绕C点转动的杠杆,根据杠杆平衡原理得:
FABlBC=N•
1 |
2 |
1 |
2 |
解得:FAB=mg
故答案为:
2gh |
对小球进行受力分析求出小球的加速度,再根据匀加速直线运动位移速度公式即可求解小球运动到BC杆的中点时的速度,以C为转轴,根据力矩平衡列方程求解此时AB杆对B处铰链的作用力大小.
牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.
本题主要考查了牛顿第二定律及杠杆原理的应用,关键是受力分析,难度适中.
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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