题目内容

1.如图所示,一内壁截面为椭圆形的容器,其质量为M=3kg,置于光滑水平面上,O为椭圆的中心,M、N为椭圆的两个焦点,且MN=2$\sqrt{3}$cm.椭圆面上的P点在左焦点M的正下方且相距2cm,将一质量为m=1kg、可看作质点的物块放于P点,并用大小恒为F=16$\sqrt{3}$N的水平拉力向右拉容器,物块保持在P点与容器相对静止,取g=10m/s2,则物块受到的容器壁的弹力FN和摩擦力Ff大小分别是(  )(提示:∠MPN的平分线垂直于椭圆在P点的切线.)
A.FN=6$\sqrt{3}$N、Ff=2NB.FN=7$\sqrt{3}$N、Ff=1NC.FN=8$\sqrt{3}$N、Ff=0ND.FN=5$\sqrt{3}$N、Ff=5N

分析 先以整体为研究对象,根据牛顿第二定律求出加速度,再对小球研究,求出椭圆面对小球的支持力FN和摩擦力Ff.

解答 解:先以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得:
加速度为 a=$\frac{F}{M+m}$=$\frac{16\sqrt{3}}{3+1}$=4m/s2
由几何关系得:tan∠MNP=$\frac{MP}{MN}$=$\frac{2}{2\sqrt{3}}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$,所以:∠MNP=30°
再对小球研究,分析受力情况,如图,

由牛顿第二定律得:
水平方向有:FNsin60°+Ffcos60°=mg
竖直方向有:FNcos60°-Ffsin60°=ma
联立解得:FN=7$\sqrt{3}$N.Ff=-1 N;负号表示摩擦力的方向与图中的方向相反,是沿椭圆的切线方向向下.
故选:B

点评 本题是连接体问题,两个物体的加速度相同,采用整体法和隔离法相结合进行研究.

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