一轻绳跨过两个等高的轻定滑轮,两端分别挂上质量m1=4千克和m2=2千克的物体,如图所示,在滑轮之间的绳上悬挂物体M,为使三个物体能保持平衡.则M的取值范围为____

发布时间:2020-08-10 05:59:51

一轻绳跨过两个等高的轻定滑轮,两端分别挂上质量m1=4千克和m2=2千克的物体,如图所示,在滑轮之间的绳上悬挂物体M,为使三个物体能保持平衡.则M的取值范围为________<(千克)M<________(千克)

网友回答

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解析分析:设出物体的质量,根据力的平衡列出等式,式子中变量较多,我们从消元开始解题,由两式变形可以消去θ2,把要求的变量用含有θ1的式子表达,根据三角函数的特点,得到结果.

解答:设所求物体质量为mkg时,系统保持平衡,再设F1与竖直方向的夹角为θ1,F2与竖直方向的夹角为θ2,则根据平衡条件,有:

由①式和②式消去θ2,得
m2-8mcosθ1+12=0,
即m=4cosθ1±2?????????????? ③
∵cosθ2>0,∴由②式知,mg>4gcosθ1,故③式中m=4cosθ1-2不合题意,舍去.
又由于△=4cos2θ1-3≥0,解得 ≤cosθ1≤1.
经检验,当cosθ1=1时,cosθ2=0,不合题意,舍去.
∴2<m<6.
所求物体的质量在2kg到6kg之间变动时,系统可保持平衡.
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