问题 问答题

如图所示,有(2n+1)个质量均为m小球,将它们用长度相等的轻绳顺次连接进来,再将其两端细绳固定在天花板上等高的两点,静止时,若两端细绳与天花板的夹角均为45°.求:

(1)两端细绳的拉力T;

(2)第k个小球与(k+1)个小球间轻绳的拉力Tk(k<n).

答案

(1)对整体受力分析,受到总重力和两个拉力,根据共点力平衡条件,有

2Tsinθ=(2n+1)mg

解得:

T=

2
(2n+1)mg
2

即两端细绳的拉力T为

2
(2n+1)mg
2

(2)以第一个球到第k个球整体为研究对象,设第k个小球与(k+1)个小球间轻绳与竖直方向成α角,根据共点力平衡条件,有

Tksinα=Tsin45°

Tkcosα+kmg=Tcos45°

解得:

Tk=

mg
2
(2n+1)2+(2n-2k+1)2

tanα=

2n+1
2n-2k+1

即第k个小球与(k+1)个小球间轻绳与竖直方向成arctan

2n+1
2n-2k+1
的角度.

单项选择题
多项选择题