Question

【题目】如图所示，一质量为m的金属球系在一轻质细绳下端，整个装置能绕悬挂点O在竖直平面内自动随风转动．无风时细绳沿竖直方向，有风时细绳将偏离竖直方向一定角度，现风沿水平方向吹向小球．（重力加速度g）

（1）当细绳偏离竖直方向的角度为θ，且小球静止时，请画出小球的受力分析图，并求出风对小球的作用力F及细绳对小球拉力T的大小．
（2）若风向不变，随着风力的增大θ将增大，判断θ能否增大到90°且小球处于静止状态，并说明理由．

Answer 1

【答案】
（1）解：对小球受力分析如图所示，

应用三角函数关系可得：F=mgtanθ，T=

答：当细绳偏离竖直方向的角度为θ，且小球静止时，风力F的大小为mgtanθ，细绳对小球拉力T的大小为

（2）解：假设θ=90°，对小球受力分析后发现合力不能为零，小球也就无法处于静止状态，故θ角不可能达到90°且小球处于静止状态

答：若θ为90°，则合力不可能为零，不可能处于静止状态，则θ不能增大到90°且小球处于静止状态

【解析】（1）以金属球为研究对象，分析受力，作出力图，根据平衡条件求出风力F与T的大小；（2）若θ为90°，对小球受力分析，看小球能否受力平衡即可．