如图所示,将倾角为30°的斜面体C置于水平地面上,一根不可伸长的轻绳两端分别系着可视为质点的小球A和物块B,跨...
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如图所示,将倾角为30°的斜面体C置于水平地面上,一根不可伸长的轻绳两端分别系着可视为质点的小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的光滑小滑轮.现用手托住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,此时物块B恰好静止不动.已知A的质量为m,B的质量为4m,C的质量为M,重力加速度为g.将A由静止释放,在其下摆过程中,斜面体与物块B始终保持静止,下列判断中正确的是
A. 某时刻物块B受到的摩擦力可能为零
B. 地面对斜面体C支持力的最小值为(1.5m+M)g
C. 地面对斜面体摩擦力的最大值为1.5mg
D. 小球A运动到最低点时,B受到的摩擦力为mg,方向沿斜面向上
【回答】
AC
【解析】
A、B保持静止不动,A向下摆动过程中,机械能守恒,设绳子长度为L,B球摆到滑轮的正下方时速度大小为v,则有:
在最低点: 解得: B的重力沿斜面和分力大小为:
A向下摆动过程中,绳子的拉力由0 增大到3mg,则知物块B受到的摩擦力先沿斜面向上,当绳子拉力增大为,摩擦力减小到零,然后在随着绳子拉力的增大,摩擦力开始反向,即沿斜面向下,即当小球A运动到最低点时,绳子拉力最大为,此时B受到的摩擦力为mg,方向沿斜面向下,故A正确,D错误;
B、刚释放A的瞬间,绳子上没有作用,此时A处于完全失重状态,此时斜面体对地面的压力最小,等于斜面与B的重力之和,故大小为,故B错误;
C、A下摆过程中,设小摆的角度为时,地面对斜面体的摩擦力最大,如图所示:
以B、C以及滑轮整体为研究对象,在地面的摩擦力为:(F为绳的拉力)
对A根据机械能守恒:
沿绳的方向,根据牛顿第二定律:
联立可以得到:
则地面的摩擦力为:
当,即时摩擦力最大,最大为,故选项C正确.
点睛: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:未分类
题型:多项选择
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