Question

气象研究小组用图示简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆,半径为R、质量为m 的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O,当水平风吹来时,球在风力的作用下飘起来.已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积,当风速v₀=3m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ=30°。则

A. θ=60°时,风速v=6m/s

B. 若风速增大到某一值时,θ可能等于90°

C. 若风速不变,换用半径变大、质量不变的球,则θ不变

D. 若风速不变,换用半径相等、质量变大的球,则θ减小

Answer

D

【解析】试题分析：根据题中含义可得风速，当风速v0=3m/s时根据共点力平衡条件可得，故有，θ从30°变为60°时，要使等式成立，风力变大为原来的3倍，故风速变大为越来的3倍，所以变为9m/s，A错误；θ可能等于90°时，小球处于水平位置，受到风力，绳子的拉力，以及重力，三力不可能平衡，故不可能达到90°，B错误；若风速不变,换用半径变大、质量不变的球，则风力变大，要想满足，则θ变大，C错误；若风速不变,换用半径相等、质量变大的球，则风力不变，要想满足，质量变大，则θ变小，D正确；

考点：考查了共点力平衡条件的应用

【名师点睛】在处理共点力平衡问题时，关键是对物体进行受力分析，然后根据正交分解法将各个力分解成两个方向上的力，然后列式求解，如果物体受到三力处于平衡状态，则可根据矢量三角形法，将三个力移动到一个三角形中，然后根据角度列式求解，