题目内容

2.如图甲所示,小车上插一竖直杆,并在竖直杆上端固定一横杆,总质量为M,现用细线悬挂一质量为m的小球.若分别施加水平恒力F1、F2作用在小车和小球上,使之细线与竖直方向的夹角为θ,如图乙、丙所示,则下列判断正确的是(  )
A.细线的拉力大小不同B.地面对小车的支持力不同
C.水平恒力不同D.两个小车的加速度相同

分析 运用整体法和隔离法,对小球和整体进行分析,求出绳子的拉力、加速度,比较出拉力的大小和加速度大小.再对整体分析,根据牛顿第二定律比较出水平恒力的大小,以及在竖直方向上合力等于零,比较出支持力的大小.

解答 解:先对右图中情况下的整体受力分析,受重力、支持力和拉力
根据牛顿第二定律,有
F2=(M+m)a2
再对右图中情况下的小球受力分析,如图

根据牛顿第二定律,有
F2-T2sinθ=ma2
T2cosθ-mg=0 ③
由以上三式可解得
T2=$\frac{mg}{cosθ}$,a2=$\frac{mgtanθ}{M}$
再对左图中小球受力分析,如图

由几何关系得
F=mgtanθ
T1=$\frac{mg}{cosθ}$
则:a1=$\frac{mgtanθ}{m}$=gtanθ
因为m≠M,a1≠a2则拉力T1=T2
对整体分析,F=(M+m)a,则F1≠F2
在竖直方向上有:N=(M+m)g,所以N1=N2.故ABD错误,C正确.
故选:C.

点评 本题考查牛顿第二定律的应用,要注意明确小球和小车加速度相同,故可以作为整体进行分析,明确受力分析,根据几何关系即可正确求解.

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