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14.(12分)如图所示,光滑杆竖直固定,一根橡皮绳其一端固定在O点,另一端连接一个小环,小环从光滑杆中穿过.当所挂环的质量为m时,环静止时橡皮绳与水平方向成37°;当所挂环的质量为2m时,环静止时橡皮绳与水平方向成53°.已知悬点O与光滑杆的水平距离为l,且橡皮绳的弹力与其伸长量成正比,重力加速度为g,求:

(1)橡皮绳拉力的增加量;

(2)橡皮绳的劲度系数.

 

答案与解析:

解:(1)当小球分别处于图中的A、B两位置时进行受力分析如图所示:

处于B位置时有:  ①(2分)

处于A位置时有:  ②(2分)

解得:  ③(2分)

(2)小球处于B位置时橡皮绳长度:  ④(1分)

小球处于A位置时橡皮绳长度:  ⑤(1分)

根据胡克定律有:  ⑥(2分)

解得:  ⑦(2分)