(2006•南京模拟)如图所示,一根轻绳上端固定在O点、下端栓一个重为G的钢球A,O点到球心的距离为l,开始时球悬垂静止

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  • 解题思路:(1)F从开始增大到2G的过程中,轻绳张力T逐渐增大,当球悬垂静止时,轻绳的张力最小;当F增大到2G时,张力最大,分析小球的受力,根据平衡条件求解张力的最小值和最大值,得到范围.

    (2)根据动能定理列式求力F做功,并根据数学知识求出α角.

    (1)球悬垂静止时,轻绳的张力最小,最小值为Tmin=G;

    设F增大到2G时,轻绳与竖直方向的夹角为α,如图,根据平衡条件得:

    轻绳张力的最大值为Tmax=

    G2+(2G)2=

    5G

    故轻绳张力T的大小范围为G≤T≤

    5G.

    (2)则tanα=[2G/G]=2

    由数学知识得 cosα=

    5

    5

    F从开始增大到2G的过程中,由动能定理得:

    W-Gl(1-cosα)=0

    则得F与T的合力做功大小为:W=Gl(1-cosα)=Gl(

    5−

    5

    5)

    答:

    (1)轻绳张力T的大小范围为G≤T≤

    5G.

    (2)力F做功为为

    (5−

    5)Gl

    点评:

    本题考点: 共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用.

    考点点评: 本题是动态平衡问题,运用平衡条件求解张力.由于T和F的合力是变力,应选择动能定理求做功.