将一根粗细均匀、质量为M的铁丝弯成直角,两直角边边长之比AC:BC=m:n(m>n),C点可绕竖直面转动,如图所示,当直角铁丝静止时,BC边与竖直方向的夹角为θ,则sinθ=______,若在

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 力矩的平衡/2022-10-24 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

将一根粗细均匀、质量为M的铁丝弯成直角,两直角边边长之比AC:BC=m:n(m>n),C点可绕竖直面转动,如图所示,当直角铁丝静止时,BC边与竖直方向的夹角为θ,则sinθ=______,若在B点悬挂一物体,将使θ=45°,则该物体的质量为______.
魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)如图,两边的重心分别在中点,质量之比等于长度之比,则
重力之比:Ga:Gb=mag:mbg=ma:mb=m:n,
左边力臂:
La=
1
2
AC×cosθ,
右边力臂:
Lb=
1
2
BC×sinθ,
由杠杆平衡条件可知:
Ga×La=Gb×Lb
即:Ga×
1
2
AC×cosθ=Gb×
1
2
BC×sinθ,
∴sinθ=
GaAC
GbBC
×cosθ=
m2
n2

1-sin2θ

解得:
sinθ=
m2

m4+n4

(2)在B点悬挂一物体,θ=45°,如右图,
魔方格

Ga×
1
2
AC×cos45°=Gb×
1
2
BC×sin45°+GC×BC×sin45°…①
∵ma:mb=m:n,总质量为M,
∴ma=
m
m+n
M
,mb=
n
m+n
M

又AC:BC=m:n,Ga:Gb=m:n,都代入①式得:mc=
m-n
2n
M

故答案为:
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m2
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