Question

【題目】魔術大師劉謙的魔術表演激起了人們強烈的好奇心，并在全國范圍內掀起了魔術表 演的熱潮。在學校科技節活動中，小張將―強磁鐵藏在自己手中，對著用細線懸掛的金屬小球，小球在他的指揮下飄動起來并做出各種運動，假設當隱藏的磁鐵位于小球的左上方某一 位置時（磁鐵到小球的連線與豎直方向夾角為30° )，細線偏離豎直方向的夾角也是30°， 此時小球處于靜止狀態，如圖所示，已知小球的質量為m，小張(含磁鐵)的質量為M，已知重力加速度為g，求此時：

(1)懸掛小球的細線的拉力大小為多少？

(2)小張對到地面的壓力和摩擦力大小各為多少?

Answer 1

【答案】（1） （2） Mg+

【解析】試題分析：小球處于靜止狀態，合外力為零，分析小球的受力情況，根據平衡條件求解懸掛小球的細線的拉力大小；對人研究，分析受力情況，由平衡條件求解地面的支持力和摩擦力大小。

（1）對小球進行受力分析如圖所示：

設細線對小球拉力為F，磁鐵對小吸引力為F'，建立直角坐標系并進行正交分解，由平衡條件可得：

在水平方向上有：Fsin30°=F'sin30°

在豎直方向上有：Fcos30°+F’cos30°=mg

解得：F=F'=

（2）對小張和小球整體進行受力分析如圖所示：

地面對小張的支持力為FN，摩擦力為f，建立正交坐標系并正交分解，根據平衡條件可得：

在水平方向上有：f=Fsin30°

在豎直方向上有：FN+Fcos30°=（M+m）g

解得：

根據牛頓第三定律，小張對地面的壓力和摩擦力大小分別為和