如图所示,一根均质绳质量为M,其两端固定在天花板上的A、B两点,在绳的中点悬挂一重物,质量为m,悬挂重物的绳PQ质量不计.设α、β分别为绳子端点和中点处绳子的切
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如图所示,一根均质绳质量为M,其两端固定在天花板上的A、B两点,在绳的中点悬挂一重物,质量为m,悬挂重物的绳PQ质量不计.设α、β分别为绳子端点和中点处绳子的切
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如图所示,一根均质绳质量为M,其两端固定在天花板上的A、B两点,在绳的中点悬挂一重物,质量为m,悬挂重物的绳PQ质量不计.设α、β分别为绳子端点和中点处绳子的切线方向与竖直方向的夹角,则
tanα
tanβ
等于( )
A.
m
M+m
B.
m+M
5m
C.
m
M
D.
m
2m+M
答案
设绳子端点处和中点处绳子张力分别为F
1
、F
2
.
对整体研究,根据平衡条件得
F
1
cosα=
1
2
(M+m)g
①
对左半边绳子研究得
F
1
cosα=F
2
cosβ+
1
2
Mg
②
F
1
sinα=F
2
sinβ ③
由①②得到 F
2
cosβ=
1
2
mg
④
则由③:①得 tanα=
2
F
2
sinβ
(M+m)g
⑤
由③:④得 tanβ=
2
F
1
sinα
mg
⑥
所以由③⑤⑥联立得
tanα
tanβ
=
m
M+m
故选A
举一反三
甲、乙两队举行拔河比赛,甲队获胜.如果甲队对绳的拉力为F
甲
,地面对甲队的摩擦力为f
甲
;乙队对绳的拉力为F
乙
,地面对乙队的摩擦力为f
乙
,绳的质量不计,则有F
甲
______F
乙
,f
甲
______f
乙
(选填“>”、“=”、“<”).
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A.
B.
C.
D.
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0
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