题目内容

4.轻绳一端系在质量为m的物体A上,另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上.现用水平力F拉住绳子上一点O,使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置,但圆环仍保持在原来位置不动.则在这一过程中,环对杆的压力F1和环对杆摩擦力F2的变化情况是(  )
A.F1逐渐增大,F2保持不变B.F1逐渐减小,F2保持不变
C.F1保持不变,F2逐渐减小D.F1保持不变,F2逐渐增大

分析 以圆环、物体A及轻绳整体为研究对象,分析受力情况,根据平衡条件分析杆对环的摩擦力和弹力,再由牛顿第三定律分析环对杆的摩擦力F2的变化情况.以结点O为研究对象,分析F的变化,根据F与杆对环的弹力的关系,分析杆对环的弹力的变化情况.

解答 解:以圆环、物体A及轻绳整体为研究对象,分析受力情况,作出力图如图1所示. 根据平衡条件得到,
杆对环的摩擦力F2=G,保持不变.
杆对环的弹力F1=F.
再以结点O为研究对象,分析受力情况,作出力图如图2所示.
由平衡条件得到
F=mgtanθ
当物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置过程中,θ逐渐减小,则F逐渐减小,F1逐渐减小.所以F2保持不变,F1逐渐减小.
故选:B

点评 本题是力平衡中动态变化分析问题,关键是灵活选择研究对象,分析物体的受力情况

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