如图所示,A、B两小球的质量之比为3:1,用轻质细杆相连.同时用一根细绳将两个小球系住,绳子跨过光滑的定滑轮C,并设法让两球和轻杆组成的系统保持平衡,则系统平衡时,AC绳与BC绳的长度之比为( )A. 1:1B. 1:2C. 1:3D. 1:4
问题描述:
如图所示,A、B两小球的质量之比为3:1,用轻质细杆相连.同时用一根细绳将两个小球系住,绳子跨过光滑的定滑轮C,并设法让两球和轻杆组成的系统保持平衡,则系统平衡时,AC绳与BC绳的长度之比为( )
A. 1:1
B. 1:2
C. 1:3
D. 1:4
答
以两个小球及杆组成的系统为研究对象,以C为支点,并作出力臂LA、LB如图所示:
C为定滑轮,则AC、BC对滑轮的拉力相等,如图所示:
所以∠ACD=∠BCD,
以C为支点,根据杠杆的平衡条件:
mAg•LA=mBg•LB
mA:mB=3:1
则LA:LB=1:3
由图知,△ACE与△BCF均为直角三角形;
∠ACD=∠BCD
则∠EAC=∠FBC,∠ACE=∠BCF
所以,△ACE∽△BCF
则AC:BC=LA:LB=1:3.
故选C.
答案解析:此题可以将两个小球及杆组成的系统为杠杆系统进行受力分析,以C为支点,根据定滑轮不能省力的特点,可知AC、BC边对C的拉力相等,则AC、BC边与竖直方向的夹角相等.
分别作出A球、B球对杠杆的拉力,并做出其力臂,由杠杆的平衡条件得出两力臂的关系,最后根据三角形的相似性得出两边的关系.
考试点:定滑轮及其工作特点;力的合成与应用.
知识点:此题考查了有关定滑轮、杠杆的应用,此题将整个系统看做杠杆可以使其简化,根据定滑轮不能省力的特点,得出两边与竖直方向的夹角相等,是解决此题的关键,同时还应用到了杠杆平衡条件及几何知识的应用,对初中生来说,难度较大.