Skip to content
CalcGospel 國際數學圖譜
返回

M1 2024 Jan Q1

A Level / Edexcel / M1

IAL 2024 Jan Paper · Question 1

题目

Problem

1.

Figure 1 shows a small smooth ring threaded onto a light inextensible string. One end of the string is attached to a fixed point AA on a horizontal ceiling and the other end of the string is attached to a fixed point BB on the ceiling.

A horizontal force of magnitude 2 N2\text{ N} acts on the ring so that the ring rests in equilibrium at a point CC, vertically below BB, with the string taut.

The line of action of the horizontal force and the string both lie in the same vertical plane.

The angle that the string makes with the ceiling at AA is θ\theta, where tan⁡θ=34\tan \theta = \frac{3}{4}

The tension in the string is TT newtons. The mass of the ring is M kgM\text{ kg}.

(a) Find the value of TT

(3)

(b) Find the value of MM

(3)
题目中文翻译

图 1 显示了一个套在轻质不可伸长细绳上的光滑小环。细绳的一端连接在水平天花板上的固定点 AA 处,另一端连接在天花板上的固定点 BB 处。

一个大小为 2 N2\text{ N} 的水平力作用在小环上,使小环在 BB 正下方的点 CC 处保持静止平衡,且绳绷紧。

水平力的作用线和细绳都位于同一个竖直平面内。

细绳在 AA 处与天花板所成的角为 θ\theta,其中 tan⁡θ=34\tan \theta = \frac{3}{4}。

细绳中的张力为 TT 牛顿。小环的质量为 M kgM\text{ kg}。

(a) 求 TT 的值。

(3)

(b) 求 MM 的值。

(3)

解答

(a)

解法一

思路

展开

小环光滑且绳轻,两段绳张力相同。水平方向只有斜绳张力分量与 2 N 外力,利用三四五直角三角形求余弦。

答题过程

展开

The smooth ring and light string give the same tension TT in both sections. Since tan⁡θ=3/4\tan\theta=3/4,

cos⁡θ=45,sin⁡θ=35.\cos\theta=\frac45,\qquad \sin\theta=\frac35.

Horizontal equilibrium gives

Tcos⁡θ=2,45T=2,T=2.5.T\cos\theta=2,\qquad \frac45T=2,\qquad \boxed{T=2.5}.

(b)

解法一

思路

展开

竖直向上的力有两项:竖直绳张力及斜绳张力的竖直分量,它们共同平衡小环重力。

答题过程

展开

Resolving vertically,

T+Tsin⁡θ=Mg.T+T\sin\theta=Mg.

Substituting T=2.5T=2.5,

Mg=2.5+2.5(35)=4.Mg=2.5+2.5\left(\frac35\right)=4.

Therefore

M=49.8=0.408(3 s.f.).M=\frac4{9.8}=\boxed{0.408}\quad\text{(3 s.f.)}.