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必修1
第三章 相互作用
3.5 力的分解
受力分析
如图所示,半径相同、质量分布均匀的圆柱体$E$和半圆柱体$M$靠在一起,$E$、$M$之间无摩擦力,$E$的重力为$G$,$M$下表面粗糙,$E$、$M$均静止在水平地面上,现过$E$的轴心施以水平作用力$F$,可缓慢地将$E$拉离地面一直滑到$M$的顶端,整个过程中,$M$始终处于静止状态,从$E$离开地面一直滑到$M$顶端的过程,下列说法正确的是$(\qquad)$
地面所受$M$的压力逐渐增大
","地面对$M$的摩擦力逐渐减小
","拉力$F$的大小从$2G$逐渐减小为$0$
","$E$、$M$间的压力从$2G$逐渐减小到$G$
"]$\rm A$.取整体为研究对象,地面所受$M$的压力不变,总等于二者的总重力,$\rm A$错误;
$\rm CD$.圆柱体$E$受重力$G$、拉力$F$、半圆柱体的支持力$N$作用处于平衡状态,这三个力构成封闭三角形,如图所示
开始时$N$与竖直方向成$60^\circ$角,对应图中的最大三角形,此时拉力$F$和半圆柱体的支持力$N$都最大,其大小分别为$F_{\text{m}}=G\tan 60{^\circ}=\sqrt{3}G$
$N_{\text{m}}=\dfrac{G}{\cos 60{^\circ}}=2G$
随着$E$向上移动,三角形逐渐减小,拉力$F$、半圆柱体的支持力$N$都逐渐减小,当$E$移动到$M$顶端时,$F$减小到零,$N$减小到$G$,故开始时拉力$F$最大,且为$\sqrt{3}G$,以后逐渐减小为$0$,$E$、$M$间的压力开始时最大,且为$2G$,以后逐渐减小到$G$,$\rm C$错误,$\rm D$正确;
$\rm B$.取整体为研究对象,地面对$M$的摩擦力等于拉力$F$,所以摩擦力随拉力$F$的减小而减小,$\rm B$正确。
故选:$\rm BD$。
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