问题 填空题

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______.

答案

(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,

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:

m2
m4+n4
m-n
2n
M

单项选择题
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