题目内容
如图所示,光滑的半球形物体固定在水平地面上,细线一端系住小球靠在半球面上A点,线的另一端在半球顶点正上方O1点,现将线的端点由点O1竖直缓慢上移至点O2,小球由点A缓慢移到点B,在此过程中,细线对小球的拉力T、半球对小球的支持力N的变化情况是( )
分析:分析小球受力情况:重力G,细线的拉力T和半球面的支持力N,根据平行四边形定则作出N、T的合力F,根据正弦定理分析N、T的变化.
解答:解:以小球为研究对象,分析小球受力情况:重力G,细线的拉力T和半球面的支持力N,作出N、T的合力F,由平衡条件得知F=G.
A位置时支持力和拉力的情况如图中红线所示,
设支持力与拉力之间的夹角为θ,
根据正弦定理:
=
=
得:N=mg
;T=mg
B位置时支持力和拉力的情况如图中蓝线所示,
根据正弦定理:
=
=
得:N′=mg
;T′=mg
移到B点时α′<α,β′<β,θ′>θ则sinα′<sinα,sinβ′<sinβ,sinθ′>sinθ
故有:N′<N,T′<T;即T变小;N变小.
故选:C.
A位置时支持力和拉力的情况如图中红线所示,
设支持力与拉力之间的夹角为θ,
根据正弦定理:
mg |
sinθ |
N |
sinα |
T |
sinβ |
得:N=mg
sinα |
sinθ |
sinβ |
sinθ |
B位置时支持力和拉力的情况如图中蓝线所示,
根据正弦定理:
mg |
sinθ′ |
N′ |
sinα′ |
T′ |
sinβ′ |
得:N′=mg
sinα′ |
sinθ′ |
sinβ′ |
sinθ′ |
移到B点时α′<α,β′<β,θ′>θ则sinα′<sinα,sinβ′<sinβ,sinθ′>sinθ
故有:N′<N,T′<T;即T变小;N变小.
故选:C.
点评:本题是平衡问题中动态变化分析问题,N与T不垂直,故运用正弦定理,作为一种数学方法在物理中经常运用.
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