Question

高中物理在竖直墙壁的顶端装有一直径可忽略的定滑轮问题

在竖直墙壁的顶端装有一直径可忽略的定滑轮,用细绳将质量M=1千克的光滑球沿墙壁缓慢地匀速向上拉起
h=2米,若开始时绳与墙的夹角为30度角，终了时为60度,则在此过程中拉力的最大值为____,
拉力所做的功_________(g取10)

最好解析一下

Answer 1

Fcosa=mg
F=mg/cosa=2mg=20N(当a=60度，a从30到60度变化，cosa变小)
h=2
在此过程中，只有拉力做功，不考虑摩擦，小球动能不变，那拉力做功转化为小球的势能
W=mgh=200J

Answer 2

①30º时拉力最大：1／cos30º＝⅔√3千克≈1.1547牛。
②拉力做功：1.1547×2＝2.3094焦。

Answer 3

设沿着球心的拉力与墙壁夹角为a。
由题得重力不变，光滑球：无摩擦，匀速:受力时刻相等，
mg=F*cosa，F=mg/cosa,cosa最小时，F最大，cosa最小值为cos60°=1/2，
F=2mg=20N，
只有竖直产生位移，由能量守恒可得：W=mgh=20

Answer 4

根据能量守恒定理，拉力做的功等于物理增加的重力势能=mgh=1X2X10=20J
拉力的大小通过里的分析可以知道F=mg/cosA，其中A的角度是从30到60度，其中cos60的时候F最大，为1X10/0.5=20N