(2008?虹口區(qū)二模)如圖所示,一根輕繩上端固定在O點,下端拴一個重為G的鋼球A,O點到球心距離為L,開始時球懸垂靜止.現(xiàn)對球施加一個方向始終水平向右的力F,使球緩慢偏移,移動過程的每一時刻,都可認(rèn)為球處于平衡狀態(tài).F從開始增大到2G的過程中,輕繩張力T的大小范圍為
G≤T≤
5
G
G≤T≤
5
G
,此過程中F與T的合力做功大小W=
GL(
5-
5
5
GL(
5-
5
5
分析:F從開始增大到2G的過程中,輕繩張力T逐漸增大,分析小球的受力,根據(jù)平衡條件求解張力的最小值和最大值,即可得到范圍.根據(jù)動能定理求F與T的合力做功.
解答:解:球懸垂靜止時,輕繩的張力最小,最小值為Tmin=G;
設(shè)F增大到2G時,輕繩與豎直方向的夾角為α,如圖,根據(jù)平衡條件得:
  輕繩張力的最大值為Tmax=
G2+(2G)2
=
5
G

故輕繩張力T的大小范圍為G≤T≤
5
G.
則tanα=
2G
G
=2
由數(shù)學(xué)知識得 cosα=
5
5

F從開始增大到2G的過程中,由動能定理得:
W-GL(1-cosα)=0
則得F與T的合力做功大小為:W=GL(1-cosα)=GL(
5-
5
5

故答案為:G≤T≤
5
G,GL(
5-
5
5
點評:本題是動態(tài)平衡問題,運用平衡條件求解張力.由于T和F的合力是變力,故選擇動能定理求它們做功.
練習(xí)冊系列答案
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1m/s

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甲同學(xué)這樣解答:車速v0=
903.6
=25m/s,末速vt=0.
作v-t圖求解.從圖2中可得兩車所要保持的距離就是平行四邊形abcd的面積,其面積恰等于矩形Oace的面積,即:Sabcd=25×1=25m,所以安全距離為50m.
而乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的分析不夠全面,只分析了一種情況,乙同學(xué)認(rèn)為安全距離應(yīng)該大于50m.
你認(rèn)為哪位同學(xué)的結(jié)果正確?為什么?請予以說明并有解答過程(也可在圖3中作圖并說明).

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