题目内容

8.内壁光滑的球体半径为R,一长度小于直径的轻杆两端固定质量分别为mA、mB的小球A、B.将轻秆置于球体内部后.最终静止在图示位置不动,球心O与轩在同一竖直平面内,过球心O竖直向下的半径与杆的交点为M,OM=$\frac{R}{2}$.下列判断正确的是(  )
A.mA<mB
B.球体内壁对A球的支持力NA=2mAg
C.轻杆对B球的支持力有可能小于B球的重力
D.若增大mA,θ角会增大

分析 可采用假设法分析两球质量关系.以A球为研究对象,运用三角形相似法列式求球体内壁对A球的支持力NA.以B球为研究对象,运用图解法分析杆对B球的支持力如何变化.

解答 解:A、假设两球质量相等,则杆应处于水平位置,现A位于B的下方,可知mA>mB.故A错误.
B、以A球为研究对象,A球受到重力mAg、球体内壁对A球的支持力NA、杆的压力F.由平衡条件知,
mAg与FA的合力与NA等大、反向.运用平行四边形定则作出力的合成图如图.根据三角形相似得:
  $\frac{{N}_{A}}{OA}$=$\frac{{m}_{A}g}{OM}$
由OA=R,OM=$\frac{R}{2}$,解得 NA=2mAg.故B正确.
C、以B球为研究对象,分析其受力情况如图.根据几何知识有 β>α
则在图中,一定有 FB>mBg,即轻杆对B球的支持力一定大于B球的重力,故C错误.
D、若增大mA,A球下降,θ角会减小.故D错误.
故选:B

点评 本题关键是对A球受力分析,运用三角形相似法研究非直角的情况下共点力平衡问题.

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