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必修1
第四章 牛顿运动定律
4.7 用牛顿运动定律解决问题(二)
静态平衡
宋应星的《天工开物》一书中记录了图$1$所示的用重物测量弓弦张力的“试弓定力”情景,简化示意图如图$2$所示,测量时将弦的中点悬挂于秤钩上,在质量为$m$的弓的中点处悬挂质量为$M$的重物,稳定时弦的张角$\theta=120^\circ $。弦可视作遵循胡克定律的弹性轻绳,且始终在弹性限度内,不计弓的形变和一切摩擦,重力加速度为$g$,下列说法正确的是$(\qquad)$
此时弦的张力为$2(M+m)g$
","此时弦的张力为$\\sqrt{3}(M+m)g$
","若增加重物的质量,弦的张角一定增大
","若增加重物的质量,弦的张力一定增大
"]$\rm AB$.整体法对弓和物体受力分析,如图所示
竖直方向上由受力平衡可得$2F\cos\dfrac{\theta}{2}=(M+m)g$
解得$F=(M+m)g$
故$\rm AB$错误;
$\rm CD$.不计弓的形变,增加重物质量,弦与竖直方向夹角减小,则弦的伸长量增加,根据胡克定律可知,弦的张力一定增大,故$\rm C$错误,$\rm D$正确。
故选:$\rm D$。
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