材料 问题:如图所示,一圆环通过轻绳和物块A相连,圆环套在足够长的粗糙程度均匀的…
材料 问题:如图所示,一圆环通过轻绳和物块A相连,圆环套在足够长的粗糙程度均匀的水平长杆上,将水平向右的力F作用在物块A上,使圆环和物块A共同向右做匀速直线运动,若增大力F,则下列说法正确的是( )。
A. 轻绳与水平方向的夹角变小B. 轻绳对圆环的拉力不变C. 圆环仍保持匀速运动D. 长杆对圆环的摩擦力变大先想一想,再看答案与解析 ▸
正确答案:A
【正确率 61%】
将圆环、轻绳、物块A看作一个整体,增大力F前,整体做匀速直线运动,则受力平衡。对整体进行受力分析:整体受到竖直向下的重力、长杆对圆环竖直向上的支持力、水平向右的力F、长杆对圆环水平向左的动摩擦力,因为水平方向受力平衡,所以力F的大小等于长杆对圆环的动摩擦力,因为竖直方向受力平衡,所以整体的重力等于长杆对圆环的弹力。
增大力F后,整体竖直方向的受力情况不变,整体的重力依旧等于长杆对圆环的弹力,根据动摩擦力公式:[图]可知,长杆对圆环的动摩擦力不变,D项错误,因此在水平方向上,水平向右的力F大于水平向左的动摩擦力,整体向右做加速运动,即圆环向右做加速运动,C项错误。
增大力F前,圆环做匀速直线运动,则受力平衡。对圆环进行受力分析:圆环受到竖直向下的重力、长杆对其竖直向上的弹力、长杆对其水平向左的动摩擦力、轻绳对其沿着轻绳向下的拉力,因为水平方向受力平衡,所以轻绳对圆环拉力的水平分力等于长杆对圆环的摩擦力;因为竖直方向受力平衡,所以长杆对圆环的弹力等于轻绳对圆环拉力的竖直分力与重力之和。增大水平力F后,圆环的重力不变,通过整体的分析可知,长杆对圆环的弹力不变,由于竖直方向受力依旧平衡,因此轻绳对圆环的竖直分力不变,又因为圆环向右做加速运动,且水平向左的动摩擦力不变,因此轻绳对圆环的水平分力变大,故轻绳对圆环的拉力方向与水平方向夹角变小,即轻绳与水平方向的夹角变小,因此轻绳对圆环的拉力方向发生改变,A项正确,B项错误。
故正确答案为A。