题目内容

特种兵过山谷的一种方法可简化为图示情景。将一根长为2d的不可伸长的细绳两端固定在相距为d的A、B两等高点,绳上挂一小滑轮P,战士们相互配合,沿着绳子滑到对面。如图所示,战士甲(图中未画出)水平拉住滑轮,质量为m的战士乙吊在滑轮上,脚离地,处于静止状态,此时AP竖直,然后战士甲将滑轮从静止状态释放,若不计滑轮摩擦及空气阻力,也不计绳与滑轮的质量,求:

(1)战士甲释放前对滑轮的水平拉力F;

(2)战士乙滑动过程中的最大速度。

(1)mg      (2)  

   


解析:

(1)设乙静止时AP间距离为h,则由几何关系得

        d2+h2=(2d-h)2           (1分)

解得          h=          (1分)

对滑轮受力分析如图,则有

FT+FTcosθ=mg            (1分)

FTsinθ=F         (1分)

解得:     F=mg         (2分)

(2)乙在滑动过程中机械能守恒,滑到绳的中点位置最低,速度最大。此时APB三点构成一正三角形。

P与AB的距离为 h/=dcos30°=         (2分)

由机械能守恒有  mg(h/-h)=     (2分)

    解得            (2分)

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