分析 (1)塔尖受到的壓力來(lái)自于左右兩邊的各一半導(dǎo)線上的重力,即為一根導(dǎo)線上的增加的重力;
(2)分別對(duì)導(dǎo)線最高點(diǎn)及最低點(diǎn)受力分析,由共點(diǎn)力的平衡可得出導(dǎo)線受到的拉力,注意在最高點(diǎn)時(shí)選取整根導(dǎo)線分析,而最低點(diǎn)時(shí)只選取一半導(dǎo)線進(jìn)行分析;
(3)根據(jù)力矩平衡條件列式求解即可.
解答 解:(1)輸電線線冰層的體積V冰=πR2L
由對(duì)稱關(guān)系可知,塔尖所受壓力的增加值等于一根導(dǎo)線上冰層的重力,即
△N=ρV冰g=πρR2Lg
(2)輸電線與冰層的總質(zhì)量M'=m0L+πρR2Lg,輸電線受力如圖甲所示.
由共點(diǎn)力的平衡條件,得2F1cosθ=m0Lg+πρR2Lg
輸電線在最高點(diǎn)所受的拉力${F_1}=\frac{{{m_0}+πρ{R^2}}}{2cosθ}Lg$
半根輸電線的受力如圖乙所示.
由共點(diǎn)力的平衡條件,得F2=F1sinθ
輸電線在最低點(diǎn)所受的拉力${F_2}=\frac{{{m_0}+πρ{R^2}}}{2}Lgtanθ$
(3)設(shè)鐵塔被冰包裹后的質(zhì)量為m',則$m'=\frac{{{m_0}+πρ{R^2}}}{m_0}m$
鐵塔即將翻倒時(shí)受力如圖丙所示.
以塔基的最右端為轉(zhuǎn)軸,R取最大值時(shí):$(m'g+F)•\fracrnl8gwc{2}={F_1}'sinθ•H$
又F1'=F1,聯(lián)立各式,得${R_{max}}=\sqrt{\frac{{(mg+F)d-{m_0}LgHtanθ}}{{πρg(LHtanθ-\frac{md}{m_0})}}}$
答:(1)每個(gè)鐵塔塔尖所受的壓力將比原來(lái)增大πρR2Lg;
(2)冰層包裹后,輸電線在最高點(diǎn)的拉力${F}_{1}=\frac{{m}_{0}+πρ{R}^{2}}{2cosθ}Lg$、最低點(diǎn)所受的拉力${F}_{2}=\frac{{m}_{0}+πρ{R}^{2}}{2}Lgtanθ$;
(3)輸電線上包裹的冰層半徑R的最大值為${R}_{max}=\sqrt{\frac{(mg+F)d-{m}_{0}LgHtanθ}{πρg(LHtanθ-\frac{md}{{m}_{0}})}}$.
點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生在生活實(shí)際中應(yīng)用物理規(guī)律的能力,本題要注意靈活選擇研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,再應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡求解.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | $\frac{G}{cosθ}$ | B. | Gcosθ | C. | Gcosθ+Fsinθ | D. | Gcosθ+Fcosθ |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 作用于同一物體上的力就是共點(diǎn)力 | |
B. | 只有作用于同一點(diǎn)上的力才是共點(diǎn)力 | |
C. | 不管作用于幾個(gè)物體,作用線交于同一點(diǎn)的力就是共點(diǎn)力 | |
D. | 不是同一物體所受的力一定不是共點(diǎn)力 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 墻面對(duì)瓷磚摩擦力為$\sqrt{{F}^{2}+(mg)^{2}}$ | B. | 墻面對(duì)瓷磚可能沒(méi)有摩擦力 | ||
C. | 墻面對(duì)瓷磚的作用力為0.8F | D. | 墻面對(duì)瓷磚的作用力為$\sqrt{{F}^{2}+(mg)^{2}}$ |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 拉力F一直增大 | |
B. | 拉力F施加的瞬間,P、Q間的彈力大小為m(gsinθ-a) | |
C. | 當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí),物塊Q達(dá)到速度最大值 | |
D. | 從施加力F開(kāi)始到彈簧第一次恢復(fù)到原長(zhǎng)的過(guò)程中,力F做的功小于兩物塊機(jī)械能的增加量 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 雨滴在空中勻速下落 | B. | 汽車以大小不變的速度轉(zhuǎn)彎 | ||
C. | 鉛球被推出后的運(yùn)動(dòng) | D. | 飛機(jī)降落在跑道上所做的減速運(yùn)動(dòng) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 克服重力做功2.5J | B. | 電勢(shì)能增加1 J | ||
C. | 動(dòng)能增加2.5 J | D. | 克服空氣阻力做功0.5 J |
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