题目内容

20.用AB和CD两根绳悬挂一小轻环,AC两点在同一水平面上,如图所示,AC=50cm,AB=30cm,绳AB最多能承受5N的拉力;CD=40cm,绳CD最多能承受4N的拉力,问:小环下端最多能悬挂多重的物体?

分析 假设随着重物重力的增大时,轻绳AB和CD都不被拉断.以结点B为研究对象,求出当AB绳拉力达到最大时,CD绳的拉力,判断哪绳先被拉断,再B点所挂重物的重力的最大值.

解答 解:假设随着重物重力的增大时,轻绳AB和CD都不被拉断.以结点B为研究对象,分析受力情况,作出力图,如图.
根据几何关系可知,△ABC为直角三角形,且∠A=53°,∠C=37°,

当AB绳拉力达到最大时,根据平衡条件得
绳CD的拉力FCD=FABcot53°=5×$\frac{3}{4}$N<4N,说明当重物的重力逐渐增加时,AB绳的拉力先达到最大,此时重物的重力达到最大.
此时重物的重力为G=$\frac{{F}_{AB}}{sin53°}=\frac{5}{0.8}=6.25N$
答:小环下端最多能悬挂6.25的物体.

点评 本题难点是采用假设法分析哪给根绳的拉力先达到最大值.对于绳了悬挂物体的类型,常常以结点为研究对象.

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