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CalcGospel 國際數學圖譜
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M1 2025 Oct A Q6

A Level / Edexcel / M1

IAL 2025 Oct A Paper · Question 6

题目

Problem

6.

A washing line ABCDABCD is fixed at the points AA and DD.

There are two heavy items of clothing hanging on the washing line, one fixed at BB and the other fixed at CC.

The washing line is modelled as a light inextensible string, the item at BB is modelled as a particle of mass 3 kg3\,\mathrm{kg} and the item at CC is modelled as a particle of mass M kgM\,\mathrm{kg}.

The section ABAB makes an angle α\alpha with the horizontal, where tan⁡α=34\tan\alpha=\frac34, the section BCBC is horizontal and the section CDCD makes an angle β\beta with the horizontal, where tan⁡β=125\tan\beta=\frac{12}{5}, as shown in Figure 3.

The system is in equilibrium.

(a) Find the tension in ABAB.

(4)

(b) Find the tension in BCBC.

(3)

(c) Find the value of MM.

(5)
题目中文翻译

晾衣绳 ABCDABCD 固定在 AA、DD 两点。

两件较重的衣物挂在晾衣绳上,一件固定于 BB,另一件固定于 CC。

将晾衣绳视为不可伸长的轻绳,将 BB 处的衣物视为质量为 3 kg3\,\mathrm{kg} 的质点,将 CC 处的衣物视为质量为 M kgM\,\mathrm{kg} 的质点。

如图 3 所示,绳段 ABAB 与水平面成 α\alpha 角,其中 tan⁡α=34\tan\alpha=\frac34;绳段 BCBC 水平;绳段 CDCD 与水平面成 β\beta 角,其中 tan⁡β=125\tan\beta=\frac{12}{5}。

系统处于平衡状态。

(a) 求 ABAB 中的张力。

(4)

(b) 求 BCBC 中的张力。

(3)

(c) 求 MM 的值。

(5)

解答

(a)

解法一

思路

展开

在 BB 点分别列平衡条件。水平绳段不能提供竖直分力,故 ABAB 的竖直分力独自平衡该处衣物的重量。

答题过程

展开

Since tan⁡α=3/4\tan\alpha=3/4,

sin⁡α=35,cos⁡α=45.\sin\alpha=\frac35,\qquad\cos\alpha=\frac45.

Resolving vertically at BB,

TABsin⁡α=3g.T_{AB}\sin\alpha=3g.

Therefore

TAB=3g3/5=5g=49 N.T_{AB}=\frac{3g}{3/5}=5g=\boxed{49\text{ N}}.

(b)

解法一

思路

展开

BB 点水平方向平衡。衣物固定在绳上,各段绳的张力不必相等,应通过平衡方程求解。

答题过程

展开

Resolving horizontally at BB,

TBC=TABcos⁡α.T_{BC}=T_{AB}\cos\alpha.

Hence

TBC=49(45)=39.2 N.T_{BC}=49\left(\frac45\right)=\boxed{39.2\text{ N}}.

(c)

解法一

思路

展开

在 CC 点水平与竖直分解。两个方程相除消去 CDCD 中的未知张力,便得到质量。

答题过程

展开

At CC, horizontal and vertical equilibrium give

TCDcos⁡β=TBC=39.2,T_{CD}\cos\beta=T_{BC}=39.2, TCDsin⁡β=Mg.T_{CD}\sin\beta=Mg.

Dividing the second equation by the first,

tan⁡β=Mg39.2.\tan\beta=\frac{Mg}{39.2}.

Using tan⁡β=12/5\tan\beta=12/5,

M=39.29.8125=9.6.M=\frac{39.2}{9.8}\frac{12}{5} =\boxed{9.6}.