问题
选择题
如图所示,上表面光滑的半圆柱体放在水平面上,小物块从靠近半圆柱体顶点O的A点,在外力F作用下沿圆弧缓慢下滑到B点,此过程中F始终沿圆弧的切线方向且半圆柱体保持静止状态.下列说法中正确的是( )
A.半圆柱体对小物块的支持力变大
B.外力F先变小后变大
C.地面对半圆柱体的摩擦力先变大后变小
D.地面对半圆柱体的支持力变大

答案
A、B、对小滑块受力分析,受到重力、支持力和拉力,如图
根据共点力平衡条件,有
N=mgcosθ
F=mgsinθ
由于θ越来越大,故支持力N变小,拉力F变大,故A错误,B也错误;
C、D、对半圆柱体受力分析,受到压力N,地面支持力N′,重力Mg,地面的静摩擦力f,如图
根据共点力平衡条件,有
Nsinθ=f
Mg+Ncosθ=N′
解得
f=mgsinθcosθ=
mgsin2θ1 2
N′=Mg+mgcos2θ=Mg+mg(
)1+cos2θ 2
由于θ越来越大,故静摩擦力f先变大后变小,支持力先变小后变大,故C正确,D错误;
故选C.