如图所示,A、B两球完全相同,质量均为m,用两根等长的细线悬挂在O点,两球之间固连着一根劲度系数为k的轻弹簧,静止不动时,弹簧位于水平方向,两根细线之间的夹角为2θ,已知下列各情况中,弹簧与AB两球心连线始终共线.求:(1)系统静止时,弹簧的长度被压缩了多少?(2)现在B上施加一水平向右的恒力,其大小为F,使得OA线竖直绷紧,求系统静止时弹簧的形变量;(3)求上述(2)中OB线中张力的大小.

问题描述:

如图所示,A、B两球完全相同,质量均为m,用两根等长的细线悬挂在O点,两球之间固连着一根劲度系数为k的轻弹簧,静止不动时,弹簧位于水平方向,两根细线之间的夹角为2θ,已知下列各情况中,弹簧与AB两球心连线始终共线.求:

(1)系统静止时,弹簧的长度被压缩了多少?
(2)现在B上施加一水平向右的恒力,其大小为F,使得OA线竖直绷紧,求系统静止时弹簧的形变量;
(3)求上述(2)中OB线中张力的大小.

(1)取B球受力分析可知:kx1=mgtanθ
        解得x1

mgtanθ
k

    (2)当OA线处于竖直状态时,A球受到重力,竖直向上的拉力,弹簧中的弹力应为零.
所以有x2=0.
    (3)小球受力如图所示:
由平行四边形定则可得:FT
(mg)2+F2

答:(1)系统静止时,弹簧的长度被压缩了x1
mgtanθ
k

    (2)系统静止时弹簧的形变量为零;
    (3)上述(2)中OB线中张力的大小为FT
(mg)2+F2

答案解析:(1)以B球为研究对象作出力图,根据平衡条件和胡克定律求解弹簧被压缩的长度.
(2)当OA线竖直绷紧,弹簧的弹力为零,弹簧的形变量为零;
(3)由平衡条件求解张力.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;胡克定律.

知识点:本题是平衡条件和胡克定律简单的综合应用,关键是分析物体的受力情况.