小球指手画脚,结果小球在他神奇的功力下飘动起来。假设当隐藏的小磁铁位于小球Q的左上方某一位置C(CQ与竖直方向的夹角为θ)时,金属小球偏离竖直方向的夹角也是θ,如图7所示。已知小球的质量为m,该同学(含磁铁)的质量为M,重力加速度为g。求此时:
图7
(1)悬挂小球的细线的拉力大小为多少?
(2)该同学受到地面的支持力和摩擦力大小各为多少?
解析:(1)对小球受力分析如图所示,有:Tsin θ=Fsin θ
Tcos θ+Fcos θ=mg
解得细线的拉力T=。
(2)以人为研究对象,受力分析如图所示,地面对人的支持力N=Fcos θ+Mg=mg+Mg,摩擦力f=Fsin θ=mgtan θ。
答案:(1) (2)mg+Mg mgtan θ
12.拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图8所示)。设拖把头的质量为m,拖杆质量可忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为θ。若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小。
图8
解析:设该同学沿拖杆方向用大小为F的力推拖把。将拖把受到的力沿竖直和水平方向分解,根据平衡条件有Fcos θ+mg=N,Fsin θ=f,式中N和f分别为地板对拖把的支持力和摩擦力,又因为f=μN,联立以上三式得