如图所示,在质量为1kg的重物上系着一条长30cm的细绳,细绳的另一端连着套在水平棒上可以滑动的圆环,环与棒间的动摩擦因数为0.75,另有一条细绳,其一端跨过定滑轮,

发布时间:2020-08-06 22:08:10

如图所示,在质量为1kg的重物上系着一条长30cm的细绳,细绳的另一端连着套在水平棒上可以滑动的圆环,环与棒间的动摩擦因数为0.75,另有一条细绳,其一端跨过定滑轮,定滑轮固定在距离圆环0.5m的地方.当细绳的端点挂上重物G,而圆环将要滑动时,试问:
(1)长为30cm的细绳的张力是多少?
(2)圆环将要开始滑动时,重物G的质量是多少?
(3)角φ多大?(环的重力忽略不计)

网友回答

解:对环,如图1所示:由平衡条件Fx=0,Fy=0,建立方程有:
?? μFN-FTcosθ=0,
??? FN-FTsinθ=0.
所以tanθ=,θ=arctan=arctan.
设想:过O作OA的垂线与杆交于B′点,由AO=30cm,tanθ=得,B′O的长为40?cm.
在直角三角形中,由三角形的边长条件得AB′=50cm,但据题设条件AB=50cm,故B′点与定滑轮的固定处B点重合,即得φ=90°.
(1)以物体O为研究对象,分析受力如图2所示,选取坐标系,根据平衡条件有:
Gcosθ+FTsinθ-mg=0
FTcosθ-Gsinθ=0.
即 FT=8N.
(2)以物体O为研究对象,环将要滑动时,得:
mGgsinθ=FTcosθ,解得mG=0.6kg.
(3)前已证明φ为直角,故φ=90°.
答:
(1)长为30cm的细绳的张力是8N.
(2)圆环将要开始滑动时,重物G的质量是0.6kg.
(3)角φ=90°
解析分析:(1)以圆环为研究对象,圆环将要开始滑动,在共点力作用下仍处于平衡状态,根据平衡条件求出θ.由几何知识求出角φ.以物体O为研究对象,根据平衡条件求出长为30cm的细绳的张力.
(2)圆环将要开始滑动时,长为30cm的细绳的张力已求出,以物体O为研究对象,由平衡条件求出重物G的质量.
(3)根据几何知识求出角φ.

点评:本题涉及三个物体平衡的问题,分析受力时要注意环的重力不计.当环刚要滑动时静摩擦力达到最大值.
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