Question

3．如图所示，将质量为0.2kg的圆环套在固定的水平直杆上，环的直径略大于杆的直径，环与杆之间的动摩擦因数为0.8．对环施加一位于竖直平面内斜向上的拉力F，使圆环以4.4m/s²的加速度沿杆加速运动，拉力与杆的夹角为53^°，已知sin53°=0.8．cos53°=0.6，取g=10m/s²，则F的大小为（　　）

• A． F=1N
• B． F=2N
• C． F=9N
• D． F=18N

Answer 1

分析 对环受力分析，受重力、拉力、弹力和摩擦力，其中弹力可能向上，也可能向下；要分两种情况根据牛顿第二定律列方程求解即可．

解答 解：对环受力分析，受重力、拉力、弹力和摩擦力；令Fsin53°=mg，F=2.5N 此时无摩擦力．
圆环沿杆做匀加速运动
当F＜2.5N 时，杆对环的弹力向上，由牛顿第二定律有：
水平方向上：Fcosθ-μF_N=ma，
竖直方向上：F_N+Fsinθ=mg，
解得：F=2N
当F＞2.5N时，杆对环的弹力向下，由牛顿第二定律有：
水平方向上有：
Fcosθ-μF_N′=ma，
竖直方向上有：Fsinθ=mg+F_N′，
解得：F=18N
故BD正确，AC错误．
故选：BD．

点评 本题考查牛顿第二定律的应用，要注意明确可能存在弹力向下和弹力向上两种情况，故应分两种情况对物体受力分析，然后根据平衡条件列方程求解即可．