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=2mgcosθB. F=mgcosθC. FN=2mgD. FN=mg
问题描述:
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=2mgcosθ
B. F=mgcosθ
C. FN=2mg
D. FN=mg
答
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:
=G R
=F AB
;FN R
解得:
F=
G=2cosθ•G=2mgcosθAB R
FN=G=mg
故AD正确,BC错误;
故选:AD.
答案解析: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.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
知识点: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.