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.