如图倾角为30°的斜面体固定在水平地面上,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的滑轮O(可视为质点),A的质量为m,B的质量为4m,开始时,用手托

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图倾角为30°的斜面体固定在水平地面上,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的滑轮O(可视为质点),A的质量为mB的质量为4m,开始时,用手托住A,使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),OB绳平行于斜面,此时B静止不动,将A由静止释放,在其下摆过程中B始终保持静止,则在绳子到达竖直位置之前,下列说法正确的是(    )
A.物块B受到的摩擦力一直沿着斜面向上
B.物块B受到的摩擦力增大
C.绳子的张力先增大后减小
D.地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向右

◎ 答案

D

◎ 解析


试题分析:初始情况下分析物块B受力:竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的静摩擦力Ff.沿斜面和垂直斜面正交分解B物块受到的力,故B物块处于平衡状态,则有:沿斜面方向:,垂直斜面方向,由牛顿第三定律知:物块B对斜面有垂直斜面向下的压力和沿斜面向下的静摩擦力,把这两个力向水平方向分解,则得:斜面体水平方向受到B的作用力(取水平向左为正方向):,又因为,所以,所以初始状态下斜面体水平方向受物块B的合力为零,不存在受地面的摩擦力.小球A下摆过程中,物块B始终保持静止,则小球A不对外做功,机械能守恒,小球A的速度不断增大,到最低点时速度最大,这时小球A摆到低时对绳的拉力最大,设r为A到滑轮的绳长,最低点小球A的速度为v,则由机械能守恒定律得:,又由牛顿第二定律得:,所以小球A对绳的拉力为,此时物块B在平行于斜面方向所受的摩擦力,方向沿斜面向下,由此可知物块B受到斜面的摩擦力先是沿斜面向上2mg,后逐渐减少到零,再沿斜面向下逐渐增大到mg,AB错误,
由以上分析知绳子的张力一直增大,小球A摆到低时对绳的拉力最大,所以,选项C错误.将A由静止释放,在其下摆过程中B始终保持静止,在绳子到达竖直位置之前,把斜面与物块B看做整体,绳子始终有拉力,此拉力水平向左有个分力,而整体保持静止,水平方向受力平衡,因此,地面对斜面体的摩擦力方向一直水平向右,那么,选项D正确.
考点:
点评:本题解答时要正确的分析好物体的受力,同时,要选好受力的研究对象:分析绳子拉力时选小球A,分析物块B受的摩擦力时选B物块,分析地面的摩擦力时选斜面与B物块整体,再者要注意物块B所受到的摩擦力是否达到最大值.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图倾角为30°的斜面体固定在水平地面上,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的滑轮O(可视为质点),A的质量为m,B的质量为4m,开始时,用手托…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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