Question

【題目】如圖所示，質量為m的小球，用一細線懸掛在天花板上，現用一大小恒定的外力慢慢將小球拉起，在小球可能的平衡位置中，細線與豎直方向的最大偏角是多少？

Answer 1

【答案】滿足

【解析】

小球被慢慢拉起的過程中，可以認為小球處于動態平衡狀態，合力為0，對小球受力分析，小球受3個力作用：重力、外力F和線的拉力，如圖甲所示，其中重力不變，F的大小不變，這是圖解法適用的第2類題型——三力平衡，一個力恒定，另一個力大小不變。

甲 乙

在受力分析的基礎上畫出力的平行四邊形，如圖甲所示，將拉力平移，作出力的矢量三角形，3個力首尾相接圍成封閉的矢量三角形，合力為0，處于平衡狀態。若要保證在慢慢拉起小球的過程中力F大小不變，可以根據數學知識，以與F的交點為圓心、以F的大小為半徑作圖，而和F的交點就在圓周上，如圖乙，當細線與豎直方向偏角最大時， 與圓相切，此時偏角滿足。