问题
多选题
一个小球悬挂在滑块的固定支架上,现使滑块以初速v0沿斜面下滑.图中虚线 ①垂直于斜面,虚线 ②平行于斜面,虚线 ③是竖直方向.下滑过程中,当状态稳定(即小球和滑块保持相对静止)时下列说法中错误的是( )
A.如果斜面是光滑的,悬线将与虚线③重合
B.如果斜面粗糙且μ=tanθ,悬线将与虚线③重合
C.如果斜面粗糙且μ<tanθ,悬线将位于①③之间
D.如果斜面粗糙且μ>tanθ,悬线将位于②③之间
答案
A、如果斜面光滑,根据牛顿第二定律对整体加速度为:
a=
=gsinθ,方向沿斜面向下.Mgsinθ M
对小球,合力为:F合=ma=mgsinθ,则摆线必定与斜面垂直,即摆线与①重合.故A错误.
B、对整体分析,当μ=tanθ,则Mgsinθ=μMgcosθ,整体做匀速直线运动,则小球做匀速直线运动,处于平衡整体,知悬线将与虚线③重合.故B正确.
C、如果斜面粗糙且μ<tanθ,以整体为研究对象,根据牛顿第二定律得到,加速度a为:
=
=gsinθ-μgcosθ.Mgsinθ-μMgcosθ M
由于μ<tanθ,则μcosθ<sinθ,a>0,说明加速度方向沿斜面向下,而且a<gsinθ,则摆线位于①与③之间.故C正确.
D、如果斜面粗糙且μ>tanθ,μcosθ>sinθ,a<0,说明加速度方向沿斜面向上,摆线位于②与③之间.故D正确.故B、C、D正确.
故选:BCD.