Question

10．如圖所示，A、B、C為三個(gè)柱狀物體，A的質(zhì)量為4m，半徑為2R，B、C的質(zhì)量均為m，半徑均為R，A表面光滑，B、C與地面之間存在摩擦，B、C圓心之間的距離為3R，重力加速度為g，則（　�。�

• A． 地面對B的支持力大小為2mg
• B． 地面對C的摩擦力大小為$\frac{8\sqrt{3}}{3}$mg
• C． B對A的支持力大小為2mg
• D． C對A的支持力大小為$\frac{4\sqrt{3}}{3}$mg

Answer 1

分析 把ABC三個(gè)柱狀物體看成一個(gè)整體，整體處于平衡狀態(tài)，受力平衡，根據(jù)平衡條件求出地面對B的支持力，對A受力分析，根據(jù)幾何關(guān)系求出B對A支持力的方向與豎直方向的夾角，根據(jù)平衡條件求出B對A和C對A的支持力，C處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，對C受力分析，根據(jù)平衡條件求出地面對C的摩擦力．

解答 解：A、把ABC三個(gè)柱狀物體看成一個(gè)整體，整體處于平衡狀態(tài)，受力平衡，設(shè)地面對B的支持力為N，
豎直方向：2N=4mg+mg+mg，解得：N=3mg，故A錯(cuò)誤；
B、對A受力分析，如圖所示：

A的半徑為2R，BC的半徑為R，B、C圓心之間的距離為3R，則三個(gè)球心組成一個(gè)等邊三角形，根據(jù)幾何關(guān)系可知，θ=30°
根據(jù)平衡條件得：2N₁cos30°=2N₂cos30°=4mg，解得：${N}_{1}={N}_{2}=\frac{4\sqrt{3}mg}{3}$，
C處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力平衡，對C受力分析，設(shè)地面對C的摩擦力大小為f，
根據(jù)平衡條件得：f=${N}_{1}sin30°=\frac{4\sqrt{3}mg}{3}×\frac{1}{2}=\frac{2\sqrt{3}mg}{3}$，故BC錯(cuò)誤，D正確．
故選：D

點(diǎn)評 本題是共點(diǎn)力平衡問題，關(guān)鍵要靈活選擇研究對象，注意整體法和隔離法在解題時(shí)的應(yīng)用，還要能結(jié)合幾何關(guān)系解題，難度適中．