高中 | 受力分析 题目答案及解析

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必修1

第三章 相互作用

3.5 力的分解

受力分析

如图所示,在倾角为$37^\circ $的粗糙斜面上静止放置质量分别为$m$$6m$$A$$B$两物体,斜面与两物体间的动摩擦因数均为$0.8$,用一条不可伸长的细绳通过轻滑轮将两物体相连,现对滑轮施加竖直向上由零缓慢增大的拉力,直到物块$A$$B$将要发生滑动,但刚好没有滑动。已知绳与竖直方向的夹角均为$37^\circ $,用$f_{A}$$f_{B}$分别表示斜面对两物体的摩擦力,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,在此过程中,关于摩擦力大小的变化情况描述正确的是($\sin 37^\circ =0.6$$\cos 37^\circ =0.8$$\cos 16{^\circ}=\dfrac{24}{25}$$(\qquad)$

["

地面对斜面的摩擦力为零

","

拉力持续增大,物体$B$将先发生滑动

","

$f_{A}$可能先平行于斜面向上再平行于斜面向下

","

$f_{B}$一直不变

"]
[["ABD"]]

$\rm A$.对斜面、物块$A$$B$组成的系统整体分析可知,该整体受重力$G$、地面对整体的支持力$F_{N}$以及竖直向上的拉力$F$,在拉力逐渐增大,且$A$$B$相对于斜面未滑动的全过程中,整体所受合外力为零,竖直方向始终有$G=F+F_{N}$

而水平方向不受外力,地面对斜面的摩擦力为零,故$\rm A$正确;

$\rm BD$.对$B$受力分析,$B$将要滑动时最大静摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力,设此时绳上的张力为$F'$,则有$6mg\sin 37^\circ =\mu (6mg\cos 37^\circ-F')$

解得$F'=0.3mg$

而在$B$未滑动时,$B$所受摩擦力为静摩擦力,大小始终为$f_{B}=6mg\sin 37^\circ =3.6mg$

方向沿斜面向上;对$A$受力分析,当拉力逐渐增大时,摩擦力先逐渐减小直到为$0$,此时绳的拉力$F^{″}\cos 16^\circ =mg\sin 37^\circ $

解得$F''=0.625mg$

$F'\lt F''$

$A$恰好发生相对滑动时,绳子拉力沿斜面向上的分力恰好等于$A$重力沿斜面向下的分力加上最大静摩擦力,由于$A$沿斜面向上的摩擦力在减到$0$之前$B$已经发生相对滑动,因此可知$B$先滑动,故$\rm BD$正确;

$\rm C$.根据题意可知,题述过程为绳的拉力从$0$$0.3mg$的过程,而当绳的拉力为$0.3mg$时,对$A$$F'\cos 16^\circ\lt mg\sin 37^\circ $

此时$A$受到的摩擦力仍沿斜面向上,则可知题述过程中$A$所受摩擦力始终向上且一直减小,故$\rm C$错误。

故选:$\rm ABD$

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