特种兵过山谷的一种方法可化简为如图所示的模型:将一根长为2d、不可伸长的细绳的两端固定在相距为d的A、B两等高处,悬绳上有小滑轮P,战士们相互配合,可沿着细绳滑到对面

发布时间:2020-08-06 22:53:18

特种兵过山谷的一种方法可化简为如图所示的模型:将一根长为2d、不可伸长的细绳的两端固定在相距为d的A、B两等高处,悬绳上有小滑轮P,战士们相互配合,可沿着细绳滑到对面.开始时,战士甲拉住滑轮,质量为m的战士乙吊在滑轮上,处于静止状态,AP竖直,则此时甲对滑轮的水平拉力为________;若甲将滑轮由静止释放,则乙在滑动中速度的最大值为________.(不计滑轮与绳的质量,不计滑辁的大小及摩擦)

网友回答

    
解析分析:(1)战士甲拉住滑轮,质量为m的战士乙吊在滑轮上,处于静止状态,对滑轮受力分析应用平衡条件可求出甲的拉力.
(2)甲将滑轮由静止释放后,战士乙只有重力对其做功,所以下落到最低点是速度最大,求出最大的下落高度,应用动能定理可求出战士乙的最大速度.

解答:(1)对滑轮受力分析并正交分解如图:

同一根绳上的拉力相等,故AP,BP绳上的拉力均为F
设AP的长度为:x,则BP长度为:2d-x
在直角三角形ABP中:
即:(2d-x)2=d2+x2
解得:x=,即:AP长度为:,BP长度为:
即:∠APB=53°
所以:F1=Fcos53°=0.6F
F2=Fsin53°=0.8F
由滑轮平衡得:
y方向:mg=F+F1=F+0.6F
解得:F=
x方向:F2=F拉,即:F拉=0.8×=
(2)甲将滑轮由静止释放后,战士乙只有重力对其做功,所以下落到最低点是速度最大,下落到最低点时,绳子如图

此时三条边均为d,三角形为正三角形,即:每个角为60°
所以此时P距离A点的竖直高度OP为:dsin60°=
从静止到此状态战士乙共下落的高度h为:h=-
设此时的速度为v,在下落过程中只有重力做功,做的功为:mgh
由动能定理得:
mgh=
代入数据得:v===
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