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如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

题文

(12分)如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态。(结果均可保留根号)

如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

(1)求小球对轻绳的拉力大小;
(2)若地面对斜劈的最大静摩擦力等于地面对斜劈的支持力的k倍,为了使整个系统始终保持静止,则k值必须满足什么条件?

题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)
如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态
(2)
如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

解析


(1)对小球:受到重力mg、斜面的支持力N1和绳子的拉力T三个力作用,由平衡条件得
mgsinθ=Tcosα
解得:
如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

(3)对整体:受到总重力2mg、地面的支持力N和摩擦力f,绳子的拉力T,则由平衡条件
Tcos(α+θ)=f
Tsin(α+θ)+N=2mg
依题意,有:f≤fm=kN
解得:
如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

考点

据考高分专家说,试题“(12分)如图所示,水平面上有一个质量为.....”主要考查你对 [力的合成 ]考点的理解。

力的合成

合力与分力:
当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,原来的几个力叫做这个力的分力。
①合力与分力是针对同一受力物体而言的。
②一个力之所以是其他几个力的合力,或者其他几个力之所以是这个力的分力,是冈为这一个力的作用效果与其他几个力共同作用的效果相当,合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。
③合力可能大于任何一个分力,也可能小于任何一个分力,也可能介于两个分力之间。
④如果两个分力的大小不变,夹角越大,合力就越小;夹角越小,合力就越大。
⑤两个大小一定的力F1、F2,其合力的大小范围
如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态


如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

力的运算法则:

1.平行四边形定则
作用在同一点的两个互成角度的力的合力,不等于两分力的代数和,而是遵循平行四边形定则。如果以表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,那么合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示,这叫做力的平行四边形定则,如图所示。

如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

2.三角形定则和多边形定则如图(a)所示,两力F1、F2合成为F的平行四边形定则,可演变为(b)图,我们将(b)图称为三角形定则合成图,即将两分力F1、F2首尾相接,则F就是由F,的尾端指向F2的首端的有向线段所表示的力。

如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

如果是多个力合成,则由三角形定则合成推广可得到多边形定则,如图为三个力F1,F2、F3的合成图,F 为其合力。

如图所示,水平面上有一个质量为m、倾角为θ=30°的斜劈。一个光滑小球,质量也为m,用轻绳悬挂起来,轻绳与斜面的夹角为a=30°,整个系统处于静止状态

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