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=

Mgsinθ
M
=gsinθ,方向沿斜面向下.

对小球,合力为:F=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:

=

Mgsinθ-μMgcosθ
M
=gsinθ-μgcosθ.

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.

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