题目
汇交二力,其大小相等并与其合力一样大,此二力之间的夹角必为( )。A. (0°B. (90°C. (120°D. (180°
汇交二力,其大小相等并与其合力一样大,此二力之间的夹角必为( )。
A. (0°
B. (90°
C. (120°
D. (180°
题目解答
答案
C. (120°
解析
考查要点:本题主要考查力的合成中两个等大分力的合力与夹角关系,需运用余弦定理建立方程求解。
解题核心思路:
当两个大小相等的力夹角为$\theta$时,其合力大小可通过余弦定理计算。根据题意,合力等于分力大小,由此建立方程求解$\theta$。
破题关键点:
- 正确应用余弦定理:合力的平方等于两分力平方和加上两倍分力乘积与夹角余弦的乘积。
- 方程化简:通过代数运算解出$\cos\theta$的值,进而确定角度。
设两个分力大小均为$F$,夹角为$\theta$,合力大小为$F$(与分力相等)。根据余弦定理,合力$R$满足:
$R^2 = F^2 + F^2 + 2 \cdot F \cdot F \cdot \cos\theta$
将$R = F$代入方程:
$F^2 = 2F^2 + 2F^2\cos\theta$
两边同时除以$F^2$:
$1 = 2 + 2\cos\theta$
整理得:
$2\cos\theta = -1 \quad \Rightarrow \quad \cos\theta = -\frac{1}{2}$
由此可得:
$\theta = \arccos\left(-\frac{1}{2}\right) = 120^\circ$