問題詳情:
如圖所示,將傾角為30°的斜面體C置於水平地面上,一根不可伸長的輕繩兩端分別繫着可視為質點的小球A和物塊B,跨過固定於斜面體頂端的光滑小滑輪.現用手托住A,使OA段繩恰處於水平伸直狀態(繩中無拉力),OB繩平行於斜面,此時物塊B恰好靜止不動.已知A的質量為m,B的質量為4m,C的質量為M,重力加速度為g.將A由靜止釋放,在其下襬過程中,斜面體與物塊B始終保持靜止,下列判斷中正確的是
A. 某時刻物塊B受到的摩擦力可能為零
B. 地面對斜面體C支持力的最小值為(1.5m+M)g
C. 地面對斜面體摩擦力的最大值為1.5mg
D. 小球A運動到最低點時,B受到的摩擦力為mg,方向沿斜面向上
【回答】
AC
【解析】
A、B保持靜止不動,A向下擺動過程中,機械能守恆,設繩子長度為L,B球擺到滑輪的正下方時速度大小為v,則有:
在最低點: 解得: B的重力沿斜面和分力大小為:
A向下擺動過程中,繩子的拉力由0 增大到3mg,則知物塊B受到的摩擦力先沿斜面向上,當繩子拉力增大為,摩擦力減小到零,然後在隨着繩子拉力的增大,摩擦力開始反向,即沿斜面向下,即當小球A運動到最低點時,繩子拉力最大為,此時B受到的摩擦力為mg,方向沿斜面向下,故A正確,D錯誤;
B、剛釋放A的瞬間,繩子上沒有作用,此時A處於完全失重狀態,此時斜面體對地面的壓力最小,等於斜面與B的重力之和,故大小為,故B錯誤;
C、A下襬過程中,設小擺的角度為時,地面對斜面體的摩擦力最大,如圖所示:
以B、C以及滑輪整體為研究對象,在地面的摩擦力為:(F為繩的拉力)
對A根據機械能守恆:
沿繩的方向,根據牛頓第二定律:
聯立可以得到:
則地面的摩擦力為:
當,即時摩擦力最大,最大為,故選項C正確.
點睛:本題解答時要正確的分析好物體的受力,同時,要選好受力的研究對象:分析繩子拉力時選小球A,分析物塊B受的摩擦力時選B物塊,分析地面的摩擦力時選斜面與B物塊整體,再者要注意物塊B所受到的摩擦力是否達到最大值.
知識點:未分類
題型:多項選擇