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高一物理力的分解与合成
时间:2024-12-23 15:43:21
答案

如图所示,在质量为m=1kg的重物上系着一条长30cm的细绳,细绳的另一端连着一个轻质圆环,圆环套在水平的棒上可以滑动,环与棒间的动摩擦因数μ为0.75,另有一条细绳,在其一端跨过定滑轮,定滑轮固定在距离圆环50cm的地方,当细绳的端点挂上重物G,而圆环将要开始滑动时,(g取10/ms2)试问:

(1)AO与AB间夹角θ多大?

(2)长为30cm的细绳的张力是多少?

(3)圆环将要开始滑动时,重物G的质量是多少?

解:

(1)对轻质圆环分析受力,它受到细绳OA的拉力T,斜向左下方,与水平方向成θ夹角;杆对它的支持力F,竖直向上,杆对它的摩擦力f水平向右,当摩擦力达到最大值uF时,圆环将要开始滑动,水平方向平衡条件

Tcosθ=uF <1> 竖直方向 Tsinθ=F <2> ==>tanθ=1/u ==>θ=arctan(4/3)=53°

(2)根据几何知识,OB的长度设为x,余弦定理:

x^2=0.3^2+0.5^2-2*0.3*0.5*cos53°=0.16==>x=0.4m,

所以,三角形AOB为直角三角形,φ=90°,细绳OA与竖直方向所成夹角为α=37°,OB与竖直方向所成夹角为β=53°,对m分析受力,平衡条件:可知,OB上的拉力为所挂重物G的重力,三个力mg,G,T构成一个直角三角形:

T=mgcosθ <3>==>T=6N

(3)由上面分析,G=mgsinθ <4>==>G=8N

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