题目内容

【题目】如图所示,一质量为m的金属球系在一轻质细绳下端,整个装置能绕悬挂点O在竖直平面内自动随风转动.无风时细绳沿竖直方向,有风时细绳将偏离竖直方向一定角度,现风沿水平方向吹向小球.(重力加速度g)

(1)当细绳偏离竖直方向的角度为θ,且小球静止时,请画出小球的受力分析图,并求出风对小球的作用力F及细绳对小球拉力T的大小.
(2)若风向不变,随着风力的增大θ将增大,判断θ能否增大到90°且小球处于静止状态,并说明理由.

【答案】
(1)解:对小球受力分析如图所示,

应用三角函数关系可得:F=mgtanθ,T=

答:当细绳偏离竖直方向的角度为θ,且小球静止时,风力F的大小为mgtanθ,细绳对小球拉力T的大小为


(2)解:假设θ=90°,对小球受力分析后发现合力不能为零,小球也就无法处于静止状态,故θ角不可能达到90°且小球处于静止状态

答:若θ为90°,则合力不可能为零,不可能处于静止状态,则θ不能增大到90°且小球处于静止状态


【解析】(1)以金属球为研究对象,分析受力,作出力图,根据平衡条件求出风力F与T的大小;(2)若θ为90°,对小球受力分析,看小球能否受力平衡即可.

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