如图1所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=60°.两小球的质量比m2/m1为()
如图1所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为m1和m2的小球,当它们处于平衡状态时,质量为m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为α=60°.两小球的质量比m2/m1为()
因为碗口光滑,细绳跨过碗口,两端分别系有m1和m2,绳上的张力处处相等.以m1为研究对象,其受重力m1g,绳的拉力大小等于m2g,还有碗内壁给的支持力,方向指向圆心.经认真分析,可用以下几种方法求解.
如图2所示,m1受重力m1g、绳的拉力F,碗内壁给的支持力FN,方向指向圆心. m2受重力m2g和绳的拉力F′,且有F′=m2g.
根据牛顿第三定律有F=F′=m2g
对m1,因受共点的三个力作用处于平衡,所以任两个力的合力必与第三个力大小相等,方向相反.其中F与FN的合力应与重力m1g大小相等,方向相反,且F、FN与G′的夹角均为30°,故可得2Fcos30°=m1g,即2m1gcos30°=m1g
解得
故正确选项应为A.