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如图所示,轻绳的一端系在地上,另一端系着氢气球,氢气球重20N,空气对它的浮力恒为30N,由于受恒定水平风力作用,使系氢气球的轻绳和地面成53°角,(g取10m/s2)则:
(1)轻绳所受拉力为多少?水平风力为多少?
(2)若将轻绳剪断,氢气球的加速度为多大?

解:(1)设氢气球所受风力为F,轻绳拉力为F.对氢气球进行受力分析,如图所示,根据氢气球处于平衡状态,所受合力为零.
F-G-F sin53°=0
F-Fcos53°=0
解上两式得:
F=12.5N
F=7.5N
即轻绳所受拉力为12.5N,水平风力为7.5N.
(2)轻绳剪断后,氢气球所受的合力大小F=12.5N
方向与原轻绳拉力方向相反.
由F=ma
得a=6.25m/s2
即氢气球的加速度为6.25m/s2
分析:(1)对小球受力分析,受到重力、浮力、拉力和风的推力,根据平衡条件列式求解;
(2)轻绳剪断瞬间,拉力消失,重力、浮力和风的推力不变,三个力的合力和平衡时的拉力大小相等,方向相反,再根据牛顿第二定律列式求解加速度.
点评:本题关键对气球受力分析,然后根据共点力平衡条件或牛顿第二定律列式求解.
练习册系列答案
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