如图,球重为G,半径为R,用一根细绳拉着球,使它沿光滑的竖直墙壁缓慢向上运动,若绳所能承受的最大拉力为T,试求当球心离顶端A多远时球将要落下?

问题描述:

如图,球重为G,半径为R,用一根细绳拉着球,使它沿光滑的竖直墙壁缓慢向上运动,若绳所能承受的最大拉力为T,试求当球心离顶端A多远时球将要落下?

设当球心距离定滑轮为L时球将要落下,设此时细绳与竖直墙壁的夹角为θ,

由力的平衡得:Tcosθ=G
根据上面的两个直角三角形由几何知识有:sinθ=

R
L
=
N
T
=
T2G2
T

联立解得:L=
R
sinθ
=
RT
T2G2

答:当球心距离定滑轮
RT
T2G2
绳子会断.
答案解析:实心球缓慢运动,所以处于平衡状态,对实心球受力分析,求出当绳子拉力为G时绳子与竖直方向夹角θ,然后由三角函数关系求出球心到定滑轮的距离.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
知识点:物体处于共点力平衡时合力等于零,处理共点力平衡的方法有:合成法、正交分解法等.