如圖*所示,傾角45°斜面置於粗糙的水平地面上,有一滑塊通過輕繩繞過定滑輪與質量為m的小球相連(繩與斜面平行)...
問題詳情:
如圖*所示,傾角45°斜面置於粗糙的水平地面上,有一滑塊通過輕繩繞過定滑輪與質量為m的小球相連(繩與斜面平行),滑塊質量為2m,滑塊能恰好靜止在粗糙的斜面上.在圖乙中,換成讓小球在水平面上做圓周運動,輕繩與豎直方向的夾角為θ,且轉動逐漸加快,θ≤45°,在圖*中,兩個小球對稱在水平面上做圓周運動,每個小球質量均為m,輕繩與豎直方向的夾角θ,且轉動逐漸加快,在θ≤45°過程中,三幅圖中,斜面都靜止,且小球未碰到斜面,則以下說法中正確的是
A.*圖中斜面受到地面的摩擦力方向水平向右
B.乙圖小球轉動的過程中滑塊受到的摩擦力不可能為零
C.乙圖小球轉動的過程中滑塊受到的摩擦力可能沿斜面向下
D.*圖小球轉動的過程中滑塊一定沿斜面向上運動
【回答】
D
【詳解】
A、*圖中,以小球為研究物件,小球受到的重力與繩子的拉力是一對平衡力,所以繩子的拉力大小T 等於小球的重力;以斜面和滑塊組成的整體為研究物件受力分析,水平方向:,方向水平向左,故A錯誤;
BC、乙圖中,以小球為研究物件,小球受到的重力與繩子的拉力提供小球做勻速圓周運動的向心力,則:;以滑塊為研究物件,滑塊受到重力、繩子的拉力、斜面的支援力和摩擦力;設摩擦力的方向向上,則:,可得:,由於,則,可知一定為正值,所以乙圖小球轉動的過程中滑塊受到的摩擦力一定沿斜面向上.若增大小球的轉速,則細線與豎直方向之間的夾角增大,當時,,則滑塊受到的摩擦力為零,故BC錯誤;
D、以任意一個小球為研究物件,小球受到的重力與繩子的拉力提供小球做勻速圓周運動的向心力,則:,兩個小球的質量相等,所以兩根繩子的拉力的合力的方向一定沿豎直向下的方向,且合力的大小:,可知豎直段的豎直的拉力始終與兩個小球重力的和,等於;以滑塊為研究物件,滑塊受到重力、繩子的拉力、斜面的支援力和摩擦力;設摩擦力的方向向上,則:,解得:,為負,故摩擦力的方向向下,故小球轉動的過程中滑塊一定沿斜面向上運動,D正確.
知識點:牛頓運動定律的應用
題型:選擇題