质量为M,倾角为θ的直角劈静置于光滑水平地面上.质量为m的物体放在劈的斜面上,如图序所示,设M=2.0kg,m=1.0k

3个回答

  • 解题思路:(1)物体受重力,斜面支持力,摩擦力,由牛顿第二定律可得加速度.(2)用极限法把F推向两个极端来当F较小(趋近于0)时,由于μ<tanθ,因此物块将沿斜面加速下滑;若F较大(足够大)时,物块将相对斜面向上滑,因此F不能太小,也不能太大,根据牛顿第二定律,运用整体隔离法求出F的取值范围.

    (1)对物体m受力分析如图1所示沿斜面方向由牛顿第二定律:

    mgsinθ-μmgcos=ma

    解得:

    a=g(sinθ-μcosθ)

    =10×(

    3

    5−0.25×

    4

    5)m/s2=4m/s2;

    (2)设物块处于相对斜面向下滑的临界状态时推力为F1,此时物块受力如图,取加速度a方向为x轴正向,对m:

    x方向:Nsinθ-μNcosθ=ma1

    y方向:Ncosθ+μNsinθ-mg=0

    对整体:F1=(M+m)a1

    把已知代入并解得:

    a1=

    g(sinθ−μcosθ)

    cosθ+μsinθ=

    10×(0.6−0.25×0.8)

    0.8+0.25×0.6m/s2=5m/s2

    F1=(2+1)×5N=15N;

    设物块于相对斜面向上滑的临界状态时推力为F2,此时物块受力如图,对m:

    x方向:Nsinθ+μNcosθ=ma2

    y方向:Ncosθ-μNsinθ-mg=0

    对整体:F2=(M+m)a2

    把已知代入并解得:

    a2=

    g(sinθ+μcosθ)

    cosθ−μsinθ=

    10×(0.6+0.25×0.8)

    0.8−0.25×0.6m/s2=12.3m/s2

    F2=(2+1)×12.3N=36.9N

    综上得要使m相对M不滑动F必须满足的条件是:

    15N≤F≤36.9N;

    答:

    (1)若直角劈M静止不动,物体运动的加速度大小为4m/s2

    (2)现对劈施以水平向左的推力F,要使物体与赢角劈斜面相对静止,则推力F应满足什么条件为15N≤F≤36.9N.

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;力的合成与分解的运用.

    考点点评: 解决本题的关键能够正确地受力分析,抓住临界状态,运用牛顿第二定律进行求解,注意整体法和隔离法的运用.