如图*所示,倾角45°斜面置于粗糙的水平地面上,有一滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量为m的小球相连(绳与斜面平行)...
问题详情:
如图*所示,倾角45°斜面置于粗糙的水平地面上,有一滑块通过轻绳绕过定滑轮与质量为m的小球相连(绳与斜面平行),滑块质量为2m,滑块能恰好静止在粗糙的斜面上.在图乙中,换成让小球在水平面上做圆周运动,轻绳与竖直方向的夹角为θ,且转动逐渐加快,θ≤45°,在图*中,两个小球对称在水平面上做圆周运动,每个小球质量均为m,轻绳与竖直方向的夹角θ,且转动逐渐加快,在θ≤45°过程中,三幅图中,斜面都静止,且小球未碰到斜面,则以下说法中正确的是
A.*图中斜面受到地面的摩擦力方向水平向右
B.乙图小球转动的过程中滑块受到的摩擦力不可能为零
C.乙图小球转动的过程中滑块受到的摩擦力可能沿斜面向下
D.*图小球转动的过程中滑块一定沿斜面向上运动
【回答】
D
【详解】
A、*图中,以小球为研究对象,小球受到的重力与绳子的拉力是一对平衡力,所以绳子的拉力大小T 等于小球的重力;以斜面和滑块组成的整体为研究对象受力分析,水平方向:,方向水平向左,故A错误;
BC、乙图中,以小球为研究对象,小球受到的重力与绳子的拉力提供小球做匀速圆周运动的向心力,则:;以滑块为研究对象,滑块受到重力、绳子的拉力、斜面的支持力和摩擦力;设摩擦力的方向向上,则:,可得:,由于,则,可知一定为正值,所以乙图小球转动的过程中滑块受到的摩擦力一定沿斜面向上.若增大小球的转速,则细线与竖直方向之间的夹角增大,当时,,则滑块受到的摩擦力为零,故BC错误;
D、以任意一个小球为研究对象,小球受到的重力与绳子的拉力提供小球做匀速圆周运动的向心力,则:,两个小球的质量相等,所以两根绳子的拉力的合力的方向一定沿竖直向下的方向,且合力的大小:,可知竖直段的竖直的拉力始终与两个小球重力的和,等于;以滑块为研究对象,滑块受到重力、绳子的拉力、斜面的支持力和摩擦力;设摩擦力的方向向上,则:,解得:,为负,故摩擦力的方向向下,故小球转动的过程中滑块一定沿斜面向上运动,D正确.
知识点:牛顿运动定律的应用
题型:选择题