人教版必修1第100~102页“课题研究”中主要涉及对桥梁的研究,研究类型有拱形桥、斜拉桥、悬索桥等等,这些桥的设计与本部分内容相关,在江苏高考中也出现过类似实例。
【典例】 将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱,其中第3、4块固定在地基上,第1、2块间的接触面是竖直的,每块石块的两个侧面间所夹的圆心角为30°,如图8所示。假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第1、2块石块间的作用力和第1、3块石块间的作用力的大小之比为( )
图8
A. B. C. D.
解析 如图所示,对第1个石块进行受力分析,由几何关系知θ=60°,所以有FN21∶FN31=sin 60°=。
答案 B
【变式训练】 江阴长江大桥主跨1 385 m,桥下通航高度为50 m,两岸的桥塔高196 m,桥的东西两侧各有一根主缆横跨长江南北两岸,绕过桥塔顶鞍座由南北锚锭固定,简化模型的剖面图如图9所示,整个桥面共4.8×104 t,都悬在这两根主缆上,若地面及桥塔对桥面的支持力不计,g取10 m/s2,则每根主缆承受的拉力约为( )
图9
A.2.4×108 N B.6×108 N
C.1.2×109 N D.2.4×109 N
解析 桥的东西两侧各有一根主缆,共有四根主缆。画出受力图如图所示,由共点力平衡条件=cos θ,cos θ=≈,解得T=6×108 N
答案 B
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