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如图所示,一个重为G的小环套在竖直放置的半径为R的光滑大圆环上,一个劲度系数为k,原长小于2R的轻弹簧,一端固定在大圆环顶点A,另一端与小环相连,小环在大圆环上可无摩擦滑动,环静止于B点时,弹簧与竖直方向的夹角=30°角。

    (1)环静止时,弹簧是处于拉伸还是压缩状态。

   

(2)求弹簧的原长L是多少?

 

(1)选小环为研究对象,其受力情况如图所示:

由于小环处于平衡状态;G,N,F三个力合力为零.可知弹簧处于拉伸状态。

(2)受力如图所示,设弹簧与竖直方向夹角为θ。由几何关系可以看出G2θ,F与N夹角为180o – θ 。

根据几何关系,有

(也可以根据相似三角形去求解)

由胡克定律,有

解得

解析:略

 

练习册系列答案
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2
R
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