高中 | 力的分解 题目答案及解析

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必修1

第三章 相互作用

3.5 力的分解

力的分解

一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距$60\;\rm cm$的两点上,弹性绳的原长也为$60\;\rm cm$;将一钩码挂在弹性绳的中点,平衡时弹性绳的总长度为$100\;\rm cm$;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板上的同一点,则弹性绳的总长度变为(弹性绳的伸长始终处于弹性限度内)$(\qquad)$

["

$76\\;\\rm cm$

","

$82\\;\\rm cm$

","

$86\\;\\rm cm$

","

$92\\;\\rm cm$

"]
[["D"]]

由题意可得如图所示

假设每段绳子的劲度系数为$k$,则绳子拉力为$F=0.2k$

把绳子的拉力分解为水平方向和竖直方向,在竖直方向的分量为$F_{y}=0.2k \times \sin53^\circ =0.16k$

两个绳子的竖直方向拉力合力为$2F_{y}$,由平衡可得$0.32k=mg$

解得$k=\dfrac{mg}{0.32}$

$AC$两点移动到同一点时,绳子两个绳子的夹角为$0$,每段绳子伸长$x'$,则两个绳子的拉力合力为$2kx'=mg$

$x'=0.16\;\rm m$

所以此时绳子总长度为$92\;\rm cm$

故选:$\rm D$

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