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19.如图所示,一锁链由2n个相同的链环组成,各链环间光滑连接,链环两端挂在水平铁丝上,链环与铁丝间的静摩擦因数为μ.试求链环处于临界平衡状态时,末端链环与竖直方向间的夹角θ=?

分析 根据对称性求出铁环对铁丝的垂直作用力以及铁丝对锁链端点的摩擦力,取右端第一个链环为隔离体,当它平衡时对通过右端第一个链环垂直于纸面的轴的合力矩为零,根据力矩平衡列式求解.

解答 解:如图所示,由于对称性,锁链两端与铁丝接触点O,O′的垂直作用力N=nmg,m是每个链环的质量,铁丝对锁链端点的摩擦力f=μN=μnmg,
设链环的长为l,重心在其中心,取右端第一个链环为隔离体,当它平衡时对通过A点垂直于纸面的轴的合力矩为零,则有:$mg\frac{l}{2}sinθ+flcosθ-Nlsinθ=0$,
以N、f之值代入,即可解得$tanθ=\frac{2nμ}{2n-1}$,则θ=$arctan\frac{2nμ}{2n-1}$
答:链环处于临界平衡状态时,末端链环与竖直方向间的夹角为$arctan\frac{2nμ}{2n-1}$.

点评 本题是一道竞赛题,主要考查了力矩平衡条件的应用,要求同学们能理解题意,创造模型,难度较大.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

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A.粒子带正电
B.A、B两点间的电势差UAB=-$\frac{m{{v}^{2}}_{B}}{8q}$
C.粒子从A运动到B的时间t=d$\sqrt{\frac{1}{{{v}^{2}}_{B}-{{v}^{2}}_{A}}}$
D.匀强电场的宽度为vBd$\sqrt{\frac{3}{{{v}^{2}}_{B}-{{v}^{2}}_{A}}}$

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压力F/N0250500750100012501500
电阻R/Ω300270240210180150120
(1)该称零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在的流表刻度盘0.016A处.
(2)如果某人站在该称踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,则该人的体重是50kg.

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A.这离子必带正电荷B.A点和B点位于同一高度
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14.如图所示,斜面体A静置于水平地面上,其倾角为θ=45°,上底面水平的物块B在A上恰能匀速下滑.现对B施加一个沿斜面向上的力F,使B能缓慢地向上匀速运动,某时刻在B上轻轻地放上一个质量为m的小物体C (图中未画出),A始终静止,B保持运动状态不变,关于放上C之后的情况,下列说法正确的是(  )
A.B受到的摩擦力增加了$\frac{\sqrt{2}}{2}$mgB.推力F增大了$\frac{\sqrt{2}}{2}$mg
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(1)该粒子射出偏转电场时速度大小和方向;
(2)该粒子打在屏上的位置坐标;
(3)若将发射装置整体向下移动,试判断粒子能否垂直打到屏上?若不能,请简要说明理由.若能,请计算该粒子垂直打在屏上的位置坐标和发射装置移动的距离.

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