如图所示,固定在小车上的折杆∠A=θ,B端固定一个质量为m的小球,若车向右的加速度为a,则AB杆对小球的作用力F为(  ) A.当a=0时,F=mg/cosθ,方向沿AB杆 B.当a=gtanθ时,F=mgcosθ,方向沿A

问题描述:

如图所示,固定在小车上的折杆∠A=θ,B端固定一个质量为m的小球,若车向右的加速度为a,则AB杆对小球的作用力F为(  )
A. 当a=0时,F=mg/cosθ,方向沿AB杆
B. 当a=gtanθ时,F=mgcosθ,方向沿AB杆
C. 无论a取何值,F都等于m

g2+a2
,方向都沿AB杆
D. 无论a取何值,F都等于m
g2+a2
,方向不一定沿AB杆


由球只受重力和杆的作用力,由于合力一定沿水平方向,分力和合力构成直角三角形,如图:
故利用矢量合成的三角形定则,可知:F2=(mg)2+(ma)2,解得:F=m

g2+a2
,拉力的方向与竖直的夹角为α:tanα=
ma
mg
a
g
,可见夹角与加速度的大小有关,不一定就等于θ,故拉力方向不一定沿杆.
a=0时,F=mg,故A错误,
a=gtanθ时,F=mg
1+tanθ2
=
mg
cosθ
,故B错误
故ABC错误,D正确
故选D