题目内容

2.如图所示,竖直面光滑的墙角有一个质量为m,半径为r的半球形均匀物体A.现在A上放一质量也为m、半径与A相同的球体B,调整A的位置使得A、B保持静止状态,已知A、B之间摩擦不计,A与地面间的动摩擦因数为μ=0.375,且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则物块A的球心距墙角的最远距离是(  )
A.1.8rB.2.0rC.2.2rD.2.6r

分析 当地面对A的摩擦力达到最大静摩擦力时,A球球心距墙角的距离最远,AB处于静止状态,受力平衡,分别对A和B受力分析,根据平衡条件结合几何关系求解即可.

解答 解:根据题意可知,B的质量为2m,
AB处于静止状态,受力平衡,则地面对A的支持力为:N=3mg,
当地面对A的摩擦力达到最大静摩擦力时,A球球心距墙角的距离最远,
对A、B受力分析,如图所示
根据平衡条件得:
F=$\frac{2mg}{sinθ}$,
Fcosθ=μ3mg,
解得:$tanθ=\frac{4}{3}$,
则A球球心距墙角的最远距离为:x=$2rcosθ+r=\frac{11}{5}r$=2.2r,故C正确,ABD错误.
故选:C

点评 本题主要考查了共点力平衡条件的直接应用,解题时注意整体法和隔离法的应用,明确当地面对A的摩擦力达到最大静摩擦力时,A球球心距墙角的距离最远.

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