题目内容

【题目】如图所示,竖直平面内放一直角杆,杆的各部分均光滑,水平部分套有质量为mA=3kg的小球A,竖直部分套有质量为mB=2kg的小球B,A、B之间用不可伸长的轻绳相连。在水平外力F的作用下,系统处于静止状态,且,,重力加速度g=10m/s2.

(1)求水平拉力F的大小和水平杆对小球A弹力FN的大小;

(2)若改变水平力F大小,使小球A由静止开始,向右做加速度大小为4.5m/s2的匀加速直线运动,求经过拉力F所做的功.

【答案】(1)50N(2)49.5J

【解析】试题分析:分别对A、B受力分析,根据平衡条件可得水平拉力F的大小和水平杆对小球A弹力FN的大小;根据速度的合成与分解求出A、B的速度,根据能量守恒即可求出拉力F所做的功。

(1)设静止时绳子与竖直方向夹角为θ,则由已知条件可知

对B进行隔离可知:

解得:

对A进行分析:

对A、B整体进行分析:竖直方向

(2)经过,小球A向右的位移

此时绳子与水平方向夹角为θ

小球A的速度为

B两小球沿绳方向速度大小相等:

解得:

由能量守恒知:

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