题目内容

8.某同学表演魔术时,将一小型条形磁铁藏在自己的袖子里,然后对着一悬挂的金属小球指手画脚,结果小球在他神奇的“功力”下飘动起来.假设当隐藏的小磁铁位于小球的左上方某一位置C(∠QCS=45°)时,金属小球偏离竖直方向的夹角θ也是45°,如图所示.已知小球的质量为m,该同学(含磁铁)的质量为M,求此时:
(1)悬挂小球的细线的拉力大小为多少?
(2)该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少?

分析 (1)小球处于静止状态,合外力为零,分析小球的受力情况,根据平衡条件求解悬挂小球的细线的拉力大小;
(2)对人和球整体研究,分析受力情况,由平衡条件求解地面的支持力和摩擦力大小.

解答 解:(1)以小球为研究对象,受力分析如图所示:

则由平衡条件得:
Fsin45°=FCsin45°
FCcos45°+Fcos45°=mg
解得F=FC=$\frac{\sqrt{2}}{2}$mg
(2)以小球和该同学整体为研究对象,受力分析如图所示,由平衡条件得:
f=Fsin45°
N+Fcos45°=(M+m)g
将F值代入解得f=$\frac{1}{2}$ mg,N=Mg+$\frac{1}{2}$mg.
答:(1)悬挂小球的细线的拉力大小为$\frac{\sqrt{2}}{2}$mg;
(2)该同学受到地面的支持力为Mg+$\frac{1}{2}$mg,摩擦力大小为$\frac{1}{2}$mg.

点评 本题分析受力情况是解题的关键,再根据平衡条件进行求解.
通常在分析外力对系统作用时,用整体法;在分析系统内各物体之间的相互作用时,用隔离法.有时在解答一个问题时要多次选取研究对象,需要整体法与隔离法交叉使用.

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