题目内容

13.如图所示,AC是上端带定滑轮的固定竖直杆,质量不计的轻杆AB一端通过铰链固定在A点,另一端B悬挂一重为G的物体,且B端系有一根轻绳并绕过定滑轮C,用力F拉绳,开始时∠BAC>90°,现使∠BAC缓慢变小,直到杆AB接近竖直杆AC.此过程中,轻杆B端所受的力和力F的大小变化情况分别是(  )
A.逐渐减小、逐渐减小B.逐渐增大、逐渐增大
C.大小不变、逐渐减小D.大小不变、先减小后增大

分析 轻杆B端所受的力为各力的合力,由平衡条件分析.再以B点为研究对象,分析其受力情况,作出受力图,利用三角形相似法,得出各力与三角形ABC三边边长的关系,再分析F的变化.

解答 解:由于B端始终处于平衡状态,故B端受到的力是各力的合力.故B端在变化过程中受到的力始终为0.故大小不变.
以B点为研究对象,分析受力情况:重物的拉力T(等于重物的重力G)、轻杆的支持力N和绳子的拉力F,作出力图如图,
由平衡条件得知,N和F的合力与T大小相等,方向相反,根据三角形相似可得:
$\frac{T}{CA}$=$\frac{F}{CB}$
又 T=G,解得:F=$\frac{CB}{CA}$G
使使∠BAC缓慢变小时,AC、AB保持不变,CB变小,则F减小.故C正确,ABD错误.
故选:C

点评 本题涉及非直角三角形的力平衡问题,采用三角形相似法,得到力与三角形边长的关系,再分析力的变化,是常用的方法.

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