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如图所示为上海浦东国际机场候机楼的结构简化图.这种设计的优点是,利用两侧斜壁向外倾倒的趋势,将钢索拉紧,而拉紧的钢索能承重,从而将屋面托住.现假设一面斜壁质量为m,分布均匀,在地面处有一固定转轴OO′,斜壁可绕OO′轴转动,此时斜壁与地面夹角为60°,斜壁上端所有钢索的总拉力为F,与斜壁夹角为30°.设两侧斜壁结构相同且对称,屋面通过短钢棒支撑在两钢索上.则所有钢索的总拉力F=________mg,钢索能承担的总重力(包括屋面、钢棒等)G=________mg.

    
分析:(1)分析斜壁的受力情况:重力、钢索的总拉力,画出斜壁的受力示意图.以OOˊ为转轴,根据力矩平衡条件求解所有钢索的总拉力F的大小.
(2)对屋面来说可以看作共点力的平衡,两边钢索总拉力F的反作用力F1与屋面的重力G交汇于C点,处于三力平衡状态,根据共点力平衡条件求解钢索能承担的承重.
解答:解:(1)斜壁的受力情况(OOˊ除外):重力、钢索的总拉力,画出受力分析图如图.设OA的长度为L,可以由力矩平衡,得:
mgcos60°=FLsin30°
解得:F=
(2)对屋面来说可以看作共点力的平衡,两边钢索总拉力F的反作用力F1与屋面的重力G交汇于C点,处于三力平衡状态,即:
2F1cos60°=G
解得:G=F1=

故答案为:,
点评:本题以实际问题为素材,考查建立物理模型的能力,实质是力矩平衡和共点力平衡问题的综合应用,分析受力是关键.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

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科目:高中物理 来源: 题型:单选题

如图所示,物体放在水平桌面上,当用水平力F向右推物体做匀速直线运动时,力F的大小


  1. A.
    变大
  2. B.
    变小
  3. C.
    不变
  4. D.
    先变大后不变

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科目:高中物理 来源: 题型:单选题

在下列关于运动的描述中,不可能的情况是(a≠0)


  1. A.
    物体的加速度在增大,而速度却在减小
  2. B.
    物体速度为零时加速度却不为零
  3. C.
    物体的加速度始终不变,速度也始终不变
  4. D.
    物体的加速度减小,速度却在增大

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科目:高中物理 来源: 题型:单选题

关于自由落体运动,下列说法正确的是


  1. A.
    自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
  2. B.
    质量大的物体,所受重力大,因而落地速度大
  3. C.
    在空气中不考虑空气阻力的运动是自由落体运动
  4. D.
    物体所处的高度越高,其做自由落体运动时的加速度越大

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科目:高中物理 来源: 题型:单选题

如图所示,一条绝缘细线,上端固定,下端拴一个电荷量为q的带电小球.将它置于一匀强电场中,电场强度大小为E,方向水平向右.当细线离开竖直位置的偏角为α时,小球处于平衡状态,则小球的质量为


  1. A.
    数学公式
  2. B.
    数学公式
  3. C.
    数学公式
  4. D.
    数学公式

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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

如图甲所示为利用DIS做验证牛顿第三定律实验的操作示意图,该实验所用的传感器为________.图乙为实验时在软件界面上出现的结果,观察图乙我们可以得出:作用力与反作用力总是:________.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

如图所示,轻绳OA一端系于天花板上,与竖直方向的夹角为30°,水平轻绳OB的一端系于竖直墙上,O点挂一重物.重物重力300N,此时绳OA、OB的拉力是多大?(结果保留三位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

利用小车沿斜面下滑来探究“加速度与合力和质量之间的关系”,如图所示.则在下列说法中,不正确的是


  1. A.
    实验的研究对象是小车
  2. B.
    研究加速度与合力之间的关系时要保持小车质量不变
  3. C.
    实验是通过改变斜面倾角来改变小车所受合力的大小
  4. D.
    在小车上加砝码使其质量增大后,要维持其合力不变,应适当增加斜面的倾角

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