Question

13．將一個(gè)半球置于水平地面上，半球的中央有一光滑小孔，上端有一光滑有小滑輪，柔軟光滑的輕繩繞過(guò)滑輪，兩端分別系有質(zhì)量為m₁，m₂的物體（兩物體均可看成質(zhì)點(diǎn)，m₂懸于空中）時(shí)，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，已知此時(shí)m₁與半球的球心O的連線與水平線成53°，m₁與半球面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，并假設(shè)m₁所受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，若整個(gè)裝置處于靜止，下列說(shuō)法正確的是（sin53°=0.8，cos53°=0.6）（　�。�

• A． 無(wú)論$\frac{m_1}{m_2}$的比值如何，地面對(duì)半球體的摩擦力都不為零
• B． 當(dāng)$\frac{m_1}{m_2}=\frac{5}{3}$時(shí)，半球體對(duì)m₁的摩擦力為零
• C． 當(dāng)1≤$\frac{m_1}{m_2}＜\frac{5}{3}$，半球體對(duì)m₁的摩擦力的方向垂直于圖中的虛線向上
• D． 當(dāng)$\frac{5}{3}≤\frac{m_1}{m_2}≤5$，半球體對(duì)m₁的摩擦力的方向垂直于圖中的虛線向下

Answer 1

分析 此題是連接體問(wèn)題，首先是研究對(duì)象的選取問(wèn)題，其方法有兩種：一是隔離法，二是整體法．當(dāng)要求整體的外力時(shí)，可以將連接體當(dāng)作一個(gè)整體研究；當(dāng)要求解連接體內(nèi)部的力時(shí)，用隔離法．

解答 解：A、對(duì)半球體m₁、m₂整體進(jìn)行受力分析，只受重力和支持力一對(duì)平衡力，相對(duì)地面并無(wú)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故不受摩擦力，故A錯(cuò)誤；
B、若半球體對(duì)m₁的摩擦力為零，對(duì)m₁受力分析，如圖，將重力正交分解，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件得到：
x方向：T-m₁gcos53°=0
y方向：N-m₁gsin53°=0
據(jù)題意：T=m₂g
解得：$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}=\frac{5}{3}$，故B正確；
C、當(dāng)1≤$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}＜\frac{5}{3}$時(shí)，有m₂g＞m₁gsin53°，即繩子的拉力大于重力的下滑分力，m₂有上滑趨勢(shì)，摩擦力沿切線向下，故C錯(cuò)誤；
D、當(dāng)$\frac{5}{3}≤\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}≤5$時(shí)，有m₂g＜m₁gsin53°，即繩子的拉力小于重力的下滑分量，m₂有下滑趨勢(shì)，摩擦力沿切線向上，故D錯(cuò)誤；
故選：B

點(diǎn)評(píng) 隔離法與整體法的選擇，不是相互對(duì)立的，往往兩種方法交叉運(yùn)用，兩種方法的取舍，并無(wú)絕對(duì)的界限，必須具體情況具體分析，靈活運(yùn)用；無(wú)論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量