Question

19．如圖所示，粗糙水平地面上的長方體物塊將一重為G的光滑圓球抵在光滑豎直的墻壁上，現(xiàn)用水平向右的拉力F緩慢拉動長方體物塊，在圓球與地面接觸之前，下面的相關判斷正確的是（　�。�

• A． 球對墻壁的壓力逐漸減小
• B． 地面對長方體物塊的支持力逐漸增大
• C． 地面對長方體物塊的摩擦力逐漸增大
• D． 水平拉力F逐漸減小

Answer 1

分析 小球受力平衡，對小球進行受力分析，作出受力分析圖，當水平向右的拉力F緩慢拉動長方體物塊時，θ增大，根據幾何關系判斷墻對小球的壓力和物塊對球支持力的大小變化情況，再結合牛頓第三定律判斷球對墻壁的壓力和球對長木板的壓力變化情況，對小球和長方形物塊整體進行受力分析，整體處于平衡狀態(tài)，受力平衡，根據平衡條件及滑動摩擦力公式判斷地面對長方體物塊的支持力和地面對長方體物塊的摩擦力變化情況，再對長方形物塊受力分析，根據水平方向受力平衡列式求解水平拉力F的變化情況．

解答 解：A、對小球進行受力分析，如圖所示：

小球受力平衡，則有：N₁=Gtanθ，${N_2}=\frac{G}{cosθ}$，
當水平向右的拉力F緩慢拉動長方體物塊時，θ增大，則tanθ增大，所以N₁增大，cosθ減小，則N₂增大，根據牛頓第三定律可知，球對墻壁的壓力逐漸增大，故A錯誤；
BC、對小球和長方形物塊整體進行受力分析，整體處于平衡狀態(tài)，受力平衡，受到重力、地面的支持力、拉力F和墻壁對球水平向右的壓力以及水平向左的滑動摩擦力；
豎直方向受力平衡，則地面對物塊的支持力等于整體的重力，不發(fā)生改變，動摩擦因數不變，則滑動摩擦力不變，故B錯誤，C錯誤；
D、對長方形物塊受力分析，受到重力、地面的支持力、拉力F、球對物塊的壓力N₂′以及滑動摩擦力作用，
如圖所示：

受力平衡，則水平方向有：
F+N₂′sinθ=f，根據牛頓第三定律可知，N₂′=N₂，由于N₂增大，θ增大，f不變，則F減小，故D正確．
故選：D

點評 本題主要考查了共點力平衡條件的直接應用，要求同學們能靈活選擇研究對象，并能正確對物體進行受力分析，根據平衡條件結合幾何關系求解，特別要注意對整體受力分析后，根據共點力平衡條件得出支持力不變，從而判斷摩擦力為恒力，難度適中．