Question

两光滑平板OM、ON构成一具有固定夹角θ=75°的V形槽，一球置于槽内，用θ表示ON板与水平面之间的夹角，如图所示．调节ON板与水平面之间夹角θ，使球对板ON压力的大小正好等于球所受重力的大小，则在下列给出的数值中符合条件的夹角θ值是（ ）

A．15．
B．30．
C．45．
D．60．

Answer 1

【答案】分析：对球进行受力分析，根据力的合成和共点力平衡条件得出各力间的关系．根据题目中已知条件和几何关系求出θ值．
解答：解：对球受力分析如下图所示：
球受重力mg、挡板MO的支持力F_M和挡板NO的支持力F_N三个力的作用，
根据题意知，挡板NO的支持力F_N等于球的重力mg，即F_N=mg．球静止，所以球所受的三个力的合力为零，
三个力的合力为零，则其中任意两个力的合力必定与第三个力构成平衡力，
图中所示的F_N与F_M的合力F′与重力mg构成平衡力，即F′=mg，所以力的三角形O′F_NF′是等腰三角形，
根据几何关系和已知条件得：φ=①
对于四边形OM′O′N′有：∠M′O′N′+θ=180°
即φ+θ+θ=180° ②
解方程①②得：+θ+75°=180°，
所以θ=30°．
故选B．
点评：通过受力分析和共点力平衡条件组成几何图形，本题关键能根据几何关系求出θ．