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如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把挡板由竖直位置绕 O

物理试题 05-19
如图所示,一小球在斜面上处于静止状态,不考虑一切摩擦,如果把挡板由竖直位置绕 O 点缓慢转至水平位置,则此过程中球对挡板的压力 F1和球对斜面的压力 F2的变化情况是(  )
 
A. F1先增大后减小,F2一直减小
B. F1先减小后增大,F2一直减小
C. F1和 F2都一直在增大
D. F1和 F2都一直在减小
【答案】B
【解析】
【详解】法一(力三角形法):小球初始时刻的受力情况如图1所示,因挡板是缓慢转动的,所以小球处于动态平衡状态,在转动过程中,重力、斜面的支持力和挡板的弹力组成的矢量三角形的变化情况如图2所示(重力 G 的大小、方向均不变,斜面对小球的支持力 F′2的方向始终不变),由图2可知此过程中斜面对小球的支持力F′2不断减小,挡板对小球的弹力F′1先减小后增大,由牛顿第三定律可知选项B正确。
 
法二(解析法):设斜面倾角为α,挡板与竖直方向夹角为β,如图3所示,则由平衡条件可得:
F′1sin βF′2cos αG
F′1cos β =F′2sin α
联立解得 
F′1=
F′2=
挡板缓慢转至水平位置,β由0逐渐增大到,当βα时,cos (βα)=1,F′1最小,所以 F′1先减小后增大;β增大过程中 tan β随之增大,F′2不断减小,故选项B正确。
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