题目内容
【题目】如图所示，质量分别为5m和m的P、Q两球通过两根长度均为l的不可伸长的细线悬挂．整个装置处于风洞实验室中，风对两个球产生大小相等、方向水平向右的恒定风力．系统静止时，两根细线偏离竖直方向的角度分别为30°和60°，重力加速度为g，不计风对细线的作用力．
(1) 求每个小球所受风力的大小；
(2) 用一外力将P球缓慢拉到最低点P′，求该力所做的功；
(3) 在(2)中，P球位于P′处时剪断下方细线并同时撤去外力，求P球此时的加速度及此后的最大动能．
【答案】(1) 
;(2) (4
－6)mgl; (3) (2
－5)mgl
【解析】
(1) 解法①对Q分析，如图1，有
；
解法②对整体分析，如图2，有
，
解得
；
(2) 因缓慢移动，故不影响两球的相对位置，如图3由能量关系得：
，
即
，
解得
；
(3) 解法①撤去F并剪断细线，对P球：
解得
水平向右；
如图，P球摆到细线偏离竖直方向角度为θ时的动能为Ek
由动能定理
，
可得
，
由数学知识可得最大动能
；
解法②设P球摆到细线偏离竖直方向角度为α时的动能最大，则有
，
解得
，
动能
；
解法③在风力场和重力场的等效场中，等效场力大小
，
方向与竖直方向成α角有
，
当P球运动到细线与F共线时动能最大
；
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