(2008?四川)两个可视为质点的小球a和b,用质量可忽略的刚性细杆相连,放置在一个光滑的半球面内,如图

2024-12-13 02:20:46
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回答1:

设细杆对两球的弹力大小为T,小球a、b的受力情况如图所示,
其中球面对两球的弹力方向指向圆心,即有cos α=

2
R
2
R
=
2
2

解得:α=45°
故FNa的方向为向上偏右,即β1=
π
2
-45°-θ=45°-θ
FNb的方向为向上偏左,即β2=
π
2
-(45°-θ)=45°+θ
两球都受到重力、细杆的弹力和球面的弹力的作用,过O作竖直线交ab于c点,设球面的半径为R,由相似三角形可得:
mag
OC
=
FNa
R

mbg
OC
=
FNb
R

解得:FNa=
3
FNb
取a、b及细杆组成的整体为研究对象,由平衡条件得:水平方向上有:
FNa?sin β1=FNb?sin β2
即 FNa?sin(45°-θ)=FNb?sin(45°+θ)
解得:θ=15°.
故选D.