题文
如图所示,一固定杆与水平方向夹角为θ,将一质量为m1的小环套在杆上,通过轻绳悬挂一个质量为m2的小球,静止释放后,环与小球保持相对静止以相同的加速度α一起下滑,此时绳子与竖直方向夹角为β,则下列说法正确的是( )A.若杆光滑则θ=βB.若杆光滑,杆对小环的作用力大小小于(m1+m2)gcosθC.若杆不光滑,则θ>βD.若杆不光滑,杆对小环的作用力大小大于(m1+m2)gcosθ
题型:未知 难度:其他题型
答案
A、B若杆光滑,把环和球看做一个整体受力分析,则由牛顿第二定律得,加速度为:
(m1+m2)gsinθ=(m1+m2)a
得:a=gsinθ
由于整体的加速度沿杆向下,垂直于杆的方向没有加速度,则杆对小环的作用力大小为:N=(m1+m2)gcosθ.
再对m2小球分析,由牛顿第二定律得到:m2gsinβ=m2a,得:a=gsinβ
则得知,θ=β.故A正确,B错误.
C、D若杆不光滑,沿斜面和垂直斜面建立直角坐标系得,
沿杆的方向:(m1+m2)gsinθ-f=(m1+m2)a
垂直杆的方向:FN=(m1+m2)gcosθ
摩擦力:f=μFN
联立可解得:a=gsinθ-μgcosθ,
设θ=β,由几何关系知,此时绳应该和杆垂直,对小球受力分析可知重力沿杆的分力作为合力产生加速度,垂直于杆的分力与绳的拉力相平衡,此时可以求得小球的加速度为gsinθ,大于整体的加速度gsinθ-μgcosθ,故绳的拉力要有一个分力来减小小球重力沿着杆方向的分力,所以绳应该向下倾斜,故θ>β,选项C正确.由于整体的加速度沿杆向下,垂直于杆的方向没有加速度,则杆对小环的作用力大小为N=(m1+m2)gcosθ.故D错误.
故选AC.
解析
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考点
据考高分专家说,试题“如图所示,一固定杆与水平方向夹角为θ,将.....”主要考查你对 [滑动摩擦力、动摩擦因数 ]考点的理解。
滑动摩擦力、动摩擦因数
滑动摩擦力的概念:
当一个物体在另一个物体的表面上相对运动时,受到的阻碍相对运动的力,叫滑动摩擦力。
滑动摩擦力产生条件:
①接触面粗糙;
②相互接触的物体间有弹力;
③接触面间有相对运动。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。
滑动摩擦力的方向:
总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。 “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。滑动摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一夹角。
滑动摩擦力的大小:
滑动摩擦力跟压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式:F=μFN (F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ叫动摩擦因数)。
①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定;
②μ与接触面的材料、接触面的情况有关,无单位,而且永远小于1;
③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。
滑动摩擦力的作用效果:
总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可能是阻力。
摩擦力大小的计算方法:





