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精英家教网一种测定风作用力的仪器原理如图,它的细长金属丝一端固定于悬点O,另一端悬挂着一个质量为m的金属球.无风时,金属丝自然下垂,当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝将偏离竖直风向一定角度.若金属丝偏离竖直方向成角度θ时处于静止,求
(1)风力F的大小和金属丝所受到的拉力的大小;
(2)风力F与金属丝拉力的合力.
分析:对小球受力分析,然后根据共点力平衡条件运用合成法,由几何关系求解出分力.
解答:解:(1)对小球受力分析,受到重力、拉力和风力,将拉力和风力合成,合力与重力平衡,如图
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由几何关系,得到:F=mgtanθ
金属丝所受到的拉力:T=
mg
cosθ

(2)根据平衡条件风力F与金属丝拉力的合力与重力等大反向,即合力的大小等于mg,方向竖直向上.
答:(1)风力F的大小为mgtanθ,金属丝所受到的拉力的大小
mg
cosθ

(2)风力F与金属丝拉力的合力等于mg,方向竖直向上.
点评:本题关键对小球受力分析后,根据共点力平衡条件,运用合成法,根据几何关系求解.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,是一种测定风作用力的仪器的原理图,它能自动随着风的转向而转向,使风总从图示方向吹向小球P.P是质量为m的金属球,固定在一细长刚性金属丝下端,能绕悬挂点O在竖直平面内转动.无风时金属丝自然下垂,有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ,P,角θ大小与风力大小有关.则关于风力F与θ的关系式正确的是
mgtanθ
mgtanθ

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科目:高中物理 来源: 题型:

(附加题)如图所示,是一种测定风作用力的仪器原理图,P为金属球,悬挂在一细长金属丝下面,O是悬点,R0是保护电阻,CD是水平放置的光滑电阻丝,与细金属丝始终保持良好接触.无风时,金属丝与电阻丝在C点接触,此时A示数为I0;有风时金属丝将偏转一角度,角θ与风力大小有关,设风力方向水平向左,OC=h,CD=L,金属球质量为m,电阻丝单位长度的阻值为k,电源内电阻和金属丝电阻不计,金属丝偏角为θ时,A的示数为I′,此时风力为F,试写出:
(1)F与θ的关系式.
(2)F与I′的关系式.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?顺义区一模)如图所示,是一种测定风作用力的仪器的原理图,它能自动随着风的转向而转向,使风总从图示方向吹向小球P.P是质量为m的金属球,固定在一细长刚性金属丝下端,能绕悬挂点O在竖直平面内转动,无风时金属丝自然下垂,有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ,角θ大小与风力大小有关,下列关于风力F与θ的关系式正确的是(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

一种测定风作用力的仪器原理如图所示.它的细长丝线一端固定于O点,另一端悬挂着一个质量为m=1kg的金属球.无风时,丝线自然下垂;当受到沿水平方向吹来的风的作用时,丝线将偏离竖直方向一定角度θ,风力越大,偏角越大.若某时刻丝线与竖直方向的夹角θ=37°,试求此时金属球所受风力的大小.(取g=10m/s2,已知sin37°=0.6、cos37°=0.8)

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