题目内容

20.如图所示,质量分别为2m和m的两个可视为质点的小球a、b,中间用一细线连接,并通过另一细线将小球a与天花板上的O点相连,为使小球a和小球b均处于静止状态,且Oa细线向右偏离竖直方向的夹角恒为37°,需要对小球b朝某一方向施加一拉力F.若已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度为g,则当F的大小达到最小时,Oa细线对小球a的拉力大小为(  )
A.1.8mgB.2mgC.2.4mgD.3mg

分析 以两个小球组成的整体为研究对象,当F垂直于Oa线时取得最小值,根据平衡条件求解F的最小值对应的细线拉力.

解答 解:以两个小球组成的整体为研究对象,分析受力,作出F在三个方向时整体的受力图,根据平衡条件得知:F与T的合力与重力mg总是大小相等、方向相反,由力的合成图可知,当F与绳子oa垂直时,F有最小值,即图中2位置,F的最小值为:
根据平衡条件得:F=3mgsin37°=1.8mg,T=3mgcos37°=2.4mg,故C正确,ABD错误
故选:C

点评 本题是隐含的临界问题,关键运用图解法确定出F的范围,得到F最小的条件,再由平衡条件进行求解.

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