Question

【题目】如图所示，固定在水平面上半径为R的光滑半球，球心O的正上方固定一个小定滑轮，细绳一端拴一小球，小球置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮，如图所示已知小定滑轮到半球顶点的高度为H，绳子的长度为L。今缓慢拉绳使小球从A点滑向半球顶点未到顶点，则此过程中，半球对小球的支持力大小N及细绳的拉力T大小的变化情况是

A. N不变，T变小 B. N不变，T变大

C. N变小，T变大 D. N变大，T变小

Answer 1

【答案】A

【解析】

小球在绳的拉力作用下缓慢运动的过程中可视为小球受力平衡，对小球进行受力分析，根据平衡可以求出小球拉力和支持力大小的变化；

在小球被拉升的过程中对小球进行受力分析，小球受重力、半球面对小球的弹力和绳对小球的拉力，小球在三个力作用下缓慢滑向半球顶点，可视为小球在运动过程中受力平衡，即小球受重力、支持力和绳拉力的合力为0，作出小球的受力示意图如图所示：

因为小球所受合力为零，故小球所受重力mg、半球对小球的弹力N和绳对小球的拉力T可以构成一个闭合的矢量三角形，如图可知，三个力构成的三角形与图中由绳AB、顶点高度BO及半球半径AO构成的三角形ABO始终相似，故有：，由于小球在上拉的过程中，BO和AO的长度不变，AB减小，在力中由于重力不变，所以根据相似比可以得出：小球的拉力T变小，半球对小球的支持力N不变，故选项A正确，选项BCD错误。