题目内容

如图所示,质量相同分布均匀的两个圆柱体a、b靠在一起,表面光滑,重力均为G,其中b的下一半刚好固定在水平面MN的下方,上边露出另一半,a静止在平面上,现过a的轴心施以水平作用力F,可缓慢的将a拉离平面一直滑到b的顶端,对该过程分析,应有( )

A.拉力F先增大后减小,最大值是G
B.开始时拉力F最大为G,以后逐渐减小为0
C.a、b间压力由0逐渐增大,最大为G
D.a、b间的压力开始最大为2G,而后逐渐减小到G
【答案】分析:a球缓慢上升,合力近似为零,分析a受力情况,由平衡条件得到F以及b球对a的支持力与θ的关系式,即可分析其变化.
解答:解:对于a球:a球受到重力G、拉力F和b球的支持力N,由平衡条件得:
    F=Ncosθ,
    Nsinθ=G
则得 F=Gcotθ,N=
根据数学知识可知,θ从30°增大到90°,F和N均逐渐减小,当θ=30°,F有最大值为,N有最大值为2G,故BD正确.
故选BD
点评:本题运用隔离法研究,分析a球受力情况,得到两个力的表达式是解题的关键.
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