| 牛顿第二定律的两类基本问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

牛顿第二定律的两类基本问题

如图所示,滑块$A$沿倾角为$\theta$的足够长轨道由静止开始下滑,滑块下用轻绳挂着一个质量为$m$的小球$B$,下滑时物体$B$相对于$A$静止,其中轻绳与轨道夹角为$\alpha$,则下滑过程中$(\qquad)$

["

$\\alpha$可能是钝角

","

$\\alpha$可能与$\\theta$互为余角

","

绳拉力大小可能等于$\\dfrac{mg}{\\cos\\theta}$

","

绳的拉力一定不小于$mg\\cos\\theta$

"]
[["D"]]

$\rm A$$AB$ 相对静止,即两物体的加速度相同,以$A$$B$整体为研究对象,分析受力,由牛顿第二定律得$(m_{A}+m)g\sin \theta-f=(m_{A}+m)a$

因为$f\geqslant 0$

所以系统的加速度$a\leqslant g\sin \theta$

再以$B$研究对象进行受力分析,$B$受重力与绳的拉力,因为

则可知绳的拉力可能没有沿斜面方向的分量,可能有沿斜面向上的分量,所以$\alpha$可能是$90^\circ$,也可能是锐角,但不可能是钝角,故$\rm A$错误;

$\rm B$.如果$\alpha$$\theta$互为余角,则绳竖直,绳沿竖直方向,绳的拉力竖直向上,$B$的重力竖直向下,则$B$的加速度不可能沿斜面向下,故$\alpha$不可能与$\theta$互为余角,故$\rm B$错误;

$\rm CD$.根据$B$沿垂直斜面方向受力平衡,则知若$a=g\sin \theta$

则绳子的方向与斜面垂直,拉力大小等于$mg\cos\theta$,若$a\lt g\sin \theta$

绳拉力沿垂直斜面方向的分量等于$mg\cos\theta$,此种情况绳拉力大于$mg\cos\theta$,故$\rm D$正确,$\rm C$错误。

故选:$\rm D$

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