题目
已知两个共点力的合力为50N,分力F1的方向与合力F的方向成30°角,分力F2的大小为30N.则( ) A. F1的大小是唯一的 B. F2的方向是唯一的 C. F2有两个可能的方向 D. F2可取任意方向
已知两个共点力的合力为50N,分力F1的方向与合力F的方向成30°角,分力F2的大小为30N.则( )
- A. F1的大小是唯一的
- B. F2的方向是唯一的
- C. F2有两个可能的方向
- D. F2可取任意方向
题目解答
答案
解:已知一个分力有确定的方向,与F成30°夹角,知另一个分力大小为30N,应用平行四边形定则,如图所示,分力F1,F2的可能有两种情况。可知F1的大小不唯一,F2的方向有两个可能方向,故C正确,ABD错误故选:C。
解析
本题考查共点力的合成与分解,核心在于理解平行四边形定则的应用。关键点在于:
- 已知合力大小和方向,一个分力的方向,另一个分力的大小,需判断分力的可能情况。
- 几何法分析:通过作图判断分力的可能解的数量。当圆心到方向线的距离小于分力大小时,存在两个交点,对应两种可能解。
条件分析
- 合力 $F = 50\ \text{N}$,方向确定。
- 分力 $F_1$ 的方向与 $F$ 成 $30^\circ$ 角,但大小未知。
- 分力 $F_2$ 的大小为 $30\ \text{N}$,方向未知。
几何作图法
- 作合力矢量:画出合力 $F$ 的矢量。
- 作 $F_1$ 的方向线:以 $F$ 的起点为顶点,画出与 $F$ 成 $30^\circ$ 角的射线。
- 确定 $F_2$ 的可能位置:以 $F$ 的末端为圆心,半径 $30\ \text{N}$ 画圆,圆与 $F_1$ 的方向线的交点即为 $F_1$ 的可能终点。
- 判断交点数量:圆心到方向线的距离为 $d = F \cdot \sin 30^\circ = 50 \cdot 0.5 = 25\ \text{N}$。因 $d < 30\ \text{N}$,圆与方向线有两个交点,对应两种可能的 $F_1$ 大小和 $F_2$ 方向。
结论
- $F_1$ 的大小不唯一(两个可能值)。
- $F_2$ 的方向有两个可能方向。