问题 多选题

如图所示,bc为固定在车上的水平横杆,物块M套在杆上,靠摩擦力保持相对杆静止,M又通过轻弹簧悬吊着一个小铁球m,此时小车正以大小为a的加速度向右做匀加速直线运动,而M、m均相对小车静止,轻弹簧与竖直方向的夹角为θ.小车的加速度逐渐增大,M始终和小车保持相对静止,当加速度增加到2a时(  )

A.横杆对M的弹力增加到原来的2倍

B.横杆对M的摩擦力增加到原来的2倍

C.轻弹簧的伸长量增加到原来的2倍

D.轻弹簧与竖直方向夹角的正切值增加到原来的2倍

答案

对小球受力分析,受重力mg和弹簧的拉力T,如图

2

根据牛顿第二定律,有

Tsinθ=ma ①

Tcosθ-mg=0 ②

再对m和M整体受力分析,受总重力(M+m)g、支持力N、摩擦力f,如图1

根据牛顿第二定律,有

f=(M+m)a ③

N-(M+m)g=0 ④

由①②③④解得:

tanθ=

a
g
    ⑤

N=(M+m)g     ⑥

T=

m(a2+g2)
    ⑦

f=(M+m)a       ⑧

由⑥知,支持力N不变,故A错误;

由⑧知,当加速度变为2倍时,摩擦力f变为2倍,故B正确;

由⑦知,弹簧弹力不是变为原来的2倍,根据胡克定律知,弹簧的伸长量也就不是原来的2倍,所以C错误;

由⑤知,θ的正切变为原来的2倍,故D正确;

故选BD.

判断题
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