题目内容

19.如图所示,一个带底座的内壁光滑的圆柱体内有一小球m,一起沿倾角为θ的斜面下滑,虚线①垂直于斜面,虚线②平行于斜面,虚线③是竖直方向.下列说法正确的是(  )
A.如果斜面是光滑的,小球所在半径将与虚线①重合
B.如果斜面是光滑的,小球所在半径将与虚线③重合
C.如果斜面粗糙且μ<tanθ,小球所在半径将位于①③之间
D.如果斜面粗糙且μ>tanθ,小球所在半径将位于②③之间

分析 小球在圆柱体内沿着斜面滑下匀加速运动,稳定时,两者加速度相同,根据牛顿第二定律分别对整体和小球研究,确定摆线的方向.

解答 解:A、B如果斜面光滑,根据牛顿第二定律得
对整体:加速度a=$\frac{Mgsinθ}{M}=gsinθ$,方向沿斜面向下.
对小球:合力F=ma=mgsinθ,即与①重合.故A正确,B错误.
C、如果斜面粗糙且μ<tanθ,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得到,加速度a=$\frac{Mgsinθ-μMgcosθ}{M}$=gsinθ-μgcosθ,由于μ<tanθ,则μcosθ<sinθ,a>0,说明加速度方向沿斜面向下,而且a<gsinθ,则①与③之间.故C正确.
D、如果斜面粗糙且μ>tanθ,μcosθ>sinθ,a<0,说明加速度方向沿斜面向上,摆线位于②与③之间.故D正确.
故选:ACD.

点评 本题考查运用牛顿第二定律分析物体受力情况的能力,采用整体法和隔离法交叉的方法处理.

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