如图所示,固定于竖直面内的粗糙斜杆,与水平方向夹角为30°,质量为m的小球套在杆上,在大小不变的拉力F作用下,小球沿杆由底端匀速运动到顶端.已知小球与斜杆之间的动摩擦因数为μ=<img alt=

所属学校:学历教育 科目:高中物理 2024-09-19 10:28:25 高中物理

如图所示,固定于竖直面内的粗糙斜杆,与水平方向夹角为30°,质量为m的小球套在杆上,在大小不变的拉力F作用下,小球沿杆由底端匀速运动到顶端.已知小球与斜杆之间的动摩擦因数为μ=1,关于拉力F的大小和F的做功情况,下列说法正确的是( )

2

A. 当α=30°时,拉力F最小

B. 当α=60°时,拉力F做功最小

C. 当α=30°时,拉力F最小

D. 当α=60°时,拉力F做功最小

【答案】

AB

【解析】

小球匀速运动,根据平衡条件,在沿杆方向上有:Fcosα=mgsin30°+μ(mgcos30°-Fsinα)

整理得:Fcosα+μFsinα=10;1

由数学知识知当cosα+μsinα最大值为2

此时arctan3=60°则α=90°-60°=30°,故A正确,D错误;

小球匀速运动,由动能定理得;WF-Wf-WG=0;要使拉力做功最小则Wf=0,即摩擦力为0,则支持力为0.分析小球受的各力然后正交分解列方程:垂直斜面方向:Fsinα=mgcos30°;沿斜面方向:Fcosα=mgsin30°;解以上两方程得:α=60°,F=mg,故B正确,C错误;故选AB.

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