题目内容
【题目】如图所示,水平地面上有一楔形物块a,其斜面上有一小物块b,b与平行于斜面的细绳的一端相连,细绳的另一端固定在斜面上.a与b之间光滑,a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左运动.当它们刚运行至轨道的粗糙段时可能正确的是
A. 绳的张力减小,斜面对b的支持力不变
B. 绳的张力增加,斜面对b的支持力减小
C. 绳的张力减小,地面对a的支持力不变
D. 绳的张力增加,地面对a的支持力减小
【答案】C
【解析】
在光滑段运动时,物块a及物块b均处于平衡状态,对a、b整体受力分析,受重力和支持力,二力平衡;
对b受力分析,如图,受重力、支持力、绳子的拉力,
根据共点力平衡条件,有Fcosθ-FNsinθ=0 ①;
Fsinθ+FNcosθ-mg=0 ②;
由①②两式解得:F=mgsinθ,FN=mgcosθ;
当它们刚运行至轨道的粗糙段时,减速滑行,系统有水平向右的加速度,此时有两种可能;
①物块a、b仍相对静止,竖直方向加速度为零,由牛顿第二定律得到:
Fsinθ+FNcosθ-mg=0 ③;
FNsinθ-Fcosθ=ma ④;
由③④两式解得:F=mgsinθ-macosθ,FN=mgcosθ+masinθ;
即绳的张力F将减小,而a对b的支持力变大;
再对a、b整体受力分析竖直方向重力和支持力平衡,水平方向只受摩擦力,重力和支持力二力平衡,故地面对a支持力不变.
②物块b相对于a向上滑动,绳的张力显然减小为零,物体具有向上的分加速度,是超重,支持力的竖直分力大于重力,因此a对b的支持力增大,斜面体和滑块整体具有向上的加速度,也是超重,故地面对a的支持力也增大.
综合上述讨论,结论应该为:绳子拉力一定减小;地面对a的支持力可能增加或不变;a对b的支持力一定增加;故A,B,D错误,C正确.
故选C.