题目内容

3.如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔,质量为m的小球套在圆环上,一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用力F拉住,绳与竖直方向夹角为θ,小球处于静止状态.设小球受支持力为FN,则下列关系正确的是(  )
A.F=2mgcos θB.F=mgcosθC.FN=2mgD.FN=mg

分析 对小球受力分析,作出力的平行四边形,同时作出AB与半径组成的图象;则可知两三角形相似,故由相似三角形知识可求得拉力及支持力.

解答 解:小球沿圆环缓慢上移可看做匀速运动,对小球进行受力分析,小球受重力G,F,FN,三个力,满足受力平衡.作出受力分析图如下:
由图可知△OAB∽△GFA
即:$\frac{G}{R}$=$\frac{F}{ABπ}$=$\frac{{F}_{N}}{R}$;
解得:
F=$\frac{AB}{R}$=2cosθ•G=2mgcosθ
FN=G=mg
故AD正确,BC错误;
故选:AD.

点评 相似三角形法在处理共点力的动态平衡时较为常见,当无法找到直角时,应考虑应用此法.

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