请问一下这道高中物理题怎么做？求详细解答!

Question

如题所述

Answer 1

要求F1与F2的比值，首先需要考虑物体处于静止状态的平衡条件。我们知道小球A、B、C处于静止状态，因此总外力和总外扭矩都必须为零。
首先，考虑总外力的平衡。在小球A上，有三个力：张力F1、重力mg和向下的弹簧力Fa。这可以表示为：
F1 + mg - Fa = 0
由于题目中给出Fa=mg，所以上述方程变为：
F1 + mg - mg = 0
F1 = 0
这意味着F1的大小为零，所以小球A上的张力F1不存在。
接下来，考虑总外扭矩的平衡。在这个情况下，我们只需要考虑小球A和小球B。它们之间的距离是正三角形的一边，所以外扭矩方程为：
F2 * L = F1 * L
由于F1等于零，上述方程变为：
F2 * L = 0
这意味着F2 * L = 0，所以F2的大小也为零。
综上所述，F1与F2的比值为0，即F1与F2的比值为0:1。这表示在剪断小球A与小球C间细绳的瞬间，小球A与小球B间细绳的拉力F1为零，而小球A与小球B间细绳的拉力F2不为零。

Answer 2

我们可以按照题意逐步分析解题。

首先分析小球A：

小球A所受合外力只有重力递增，为mg。

分析小球B和小球C：

小球B和小球C所受外力合为重力和弹簧弹力。因为小球B和小球C的质量相同，所以弹簧弹力相同，方向正好，合成为平衡状态。

分析受力情况：

由于小球B和小球C是静止状态，所以垂直方向的受力平衡，即mg = F弹。

对于小球A：只有垂直向上的重力mg。

对于小球B和小球C：垂直向上的重力mg和垂直向上的弹簧弹力。

分析F1和F2的关系：

F1是细绳的拉力，方向向心，所以F1会提供向心的向心加速度，保持小球B运动在圆周上。F2是细绳断开瞬间的拉力，也是向心的，保持小球A运动在瞬间上。在细绳断开时，B和A都会具有相同的向心加速度。

根据向心力的公式：F = ma，我们知道向心位移a与向心力F成正比，质量m相同，所以F1和F2的大小一致。

总结：

F1 = F2 = 弹簧弹力 = mg。

所以F1与F2的比值为1。

当然还有更简洁的答案：

我们可以通过受力分析得出以下结论：

在初始平衡状态下，小球 A 与小球 B 之间的轻绳拉力 T 等于重力 mg，即 T = mg。

当剪断小球 A 与小球 C 之间的绳子时，小球 A 与小球 B 之间的水平拉力 F1 与 F2 的大小灵活，即 F1 = F2。

所以，F1 与 F2 的比值为 1:1。

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