质量为M、长为3L的杆水平放置,杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着一质量为m的小铁环.已知重力加速度为g,不计空气影响.(1)现让杆和环均静止悬挂在空

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 共点力的平衡/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

质量为M、长为

3
L的杆水平放置,杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着一质量为m的小铁环.已知重力加速度为g,不计空气影响.
(1)现让杆和环均静止悬挂在空中,如图甲,求绳中拉力的大小:
(2)若杆与环保持相对静止,在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动,此时环恰好悬于A端的正下方,如图乙所示.
①求此状态下杆的加速度大小a;
②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力,方向如何?

◎ 答案

(1)以环为研究对象,环处于静止状态,合力为零,分析受力右图所示,设两绳的夹角为2θ.
则sinθ=

3
2
L
1.5L
=

3
3
,得cosθ=

1-sin2θ
=

6
3

设绳子的拉力大小为T,由平衡条件得
2Tcosθ=mg
解得,T=

6
4
mg

(2)①对环:设绳子的拉力大小为T′,则根据牛顿第二定律得:
竖直方向:T′+T′cos60°=mg
水平方向:T′sin60°=ma,
解得a=

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