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15.水平放置夹角为60°的光滑V型支架AOB,两臂上各套有一个轻环P,Q,用不可伸长的细线连接两环,如图所示,缓慢拉动环Q使它沿杆OB滑动,待两环受力达到平衡时,拉力F与线中拉力T的大小之比为多少?

分析 光滑杆AOB水平放置,两环竖直方向所受的重力与杆对两环的支持力平衡.以两环及弹性轻绳整体为研究对象,分析水平方向整体受力情况,作出力图,由平衡条件分析T与F的关系.

解答 解:据题,光滑杆AOB水平放置,两环竖直方向所受的重力与杆对两环的支持力各自平衡,不再分析.
以两环及弹性轻绳整体为研究对象,分析水平方向整体受力情况:
在水平面内,对两环都受到杆的弹力N和轻绳的拉力T,由二力平衡原理得知,N与T大小相等,方向相反;
而N与杆垂直,则平衡时,轻绳的拉力必定与杆垂直,
所以水平面整体的受力图如图.
由几何知识得到∠TOT=120°,
根据对称性,由平衡条件得到T=F,
所以F:T=1:1.
答:拉力F与线中拉力T的大小之比为1:1.

点评 本题主要是考查了共点力的平衡问题,解答此类问题的一般步骤是:确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解,然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答;本题的解题关键是确定出平衡时,轻绳方向与杆垂直.

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