如图所示,在水平桌面上的两个完全相同的小球a和b紧贴在一起,球的半径为R,质量为m,它们用长为2L的细绳ACB连结在一起,在细绳的中点C处有一水平恒力F拉着两个小球向右做匀速直线运动.求运动过程中,CA段绳的拉力T和b球对a球压力N的大小.

问题描述:

如图所示,在水平桌面上的两个完全相同的小球a和b紧贴在一起,球的半径为R,质量为m,它们用长为2L的细绳ACB连结在一起,在细绳的中点C处有一水平恒力F拉着两个小球向右做匀速直线运动.求运动过程中,CA段绳的拉力T和b球对a球压力N的大小.

以C为对象,可知合力为零,设ACB的夹角为2θ,则有:
2Tcosθ=F,
根据几何关系有:cosθ=

(L+R)2-R2
(L+R)

所以T=
F(L+R)
2
L2+2LR

N=Tsinθ,
所以N=
FR
2
L2+2LR

答:CA段绳的拉力为
F(L+R)
2
L2+2LR
,b球对a球压力N的大小为
FR
2
L2+2LR

答案解析:先对C分析,根据共点力平衡得出绳子拉力的大小,再隔离对球分析,根据共点力平衡求出b球对a球的压力大小.
考试点:A:共点力平衡的条件及其应用 B:力的合成与分解的运用
知识点:解决本题的关键能够灵活地选择研究对象,结合共点力平衡进行求解,难度中等.