题目内容

12.两根等长的细线,一端拴在同一悬点O上,另一端各系一个小球,两球的质量分别为m1和m2,已知两球间存在大小相等、方向相反的斥力而使两线张开一定角度,与竖直方向夹角分别为60°和30°,如图所示,则m1:m2为(  )
A.1:2B.1:$\sqrt{2}$C.1:3D.1:$\sqrt{3}$

分析 对两个球分别受力分析,均是受重力、拉力和斥力,根据平衡条件并采用正交分解法列式分析即可.

解答 解:对两个球分别受力分析,如图所示:

根据平衡条件,对m1,有:
m1gcos15°-T1cos45°=0
F-m1gsin15°-T1sin45°=0
对m2,有:
m2gcos15°-T2cos45°=0
F+m2gsin15°-T2sin45°=0
联立解得:
$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}=\frac{sin15°+cos15°}{cos15°-sin15°}$=$\frac{1}{\sqrt{3}}$
故选:D

点评 本题关键是明确两个球的受力情况,然后结合正交分解法列式求解;
 利用正交分解方法解体的一般步骤:
①明确研究对象;
②进行受力分析;
③建立直角坐标系,建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上,将不在坐标轴上的力正交分解;
④x方向,y方向分别列平衡方程求解.

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