【題目】如圖甲所示,有一傾角為30°的光滑固定斜面,斜面底端的水平面上放一質量為M的木板.開始時質量為m=1kg的滑塊在水平向左的力F作用下靜止在斜面上,今將水平力F變?yōu)樗较蛴,當滑塊滑到木板上時撤去力F,木塊滑上木板的過程不考慮能量損失.此后滑塊和木板在水平上運動的v﹣t圖象如圖乙所示,g=10m/s2.求

1)水平作用力F的大;

2)滑塊開始下滑時的高度;

3)木板的質量.

【答案】1;

22.5m;

31.5kg

【解析】試題分析:(1)對滑塊受力分析,由共點力的平衡條件可得出水平作用力的大。

2)根據(jù)圖乙判斷滑塊滑到斜面底部的速度,由牛頓第二定律求出加速度,從而根據(jù)在斜面上的位移和三角關系求出下滑時的高度.

3)根據(jù)圖象和牛頓第二定律求出地面和木板間的摩擦力,以及滑塊和木板間的摩擦力,進而根據(jù)牛頓第二定律求出木板的質量.

解:(1)滑塊受到水平推力F、重力mg和支持力N處于平衡,如圖所示,

水平推力:F=mgtanθ=1×10×=

2)由圖乙知,滑塊滑到木板上時速度為:v1=10m/s

設下滑的加速度為a,由牛頓第二定律得:mgsinθ+Fcosθ=ma

代入數(shù)據(jù)得:a=10m/s2

則下滑時的高度:h=

3)設在整個過程中,地面對木板的摩擦力為f,滑塊與木板間的摩擦力為f1

由圖乙知,滑塊剛滑上木板時加速度為:

對滑塊:f1=ma1

此時木板的加速度:

對木板:﹣f1﹣f=Ma2

當滑塊和木板速度相等,均為:v=2m/s之后,連在一起做勻減速直線運動,加速度為:a3=

對整體:﹣f=m+Ma3

聯(lián)立①②③帶入數(shù)據(jù)解得:M=1.5kg

答:(1)水平作用力F的大小位;(2)滑塊開始下滑時的高度為2.5m;(3)木板的質量為1.5kg

練習冊系列答案
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1)輕繩OA、OB的拉力為多大?

2)人受到的摩擦力是多大?方向如何?

3)若人的質量m2="45" kg,人與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ=025,則欲使人在水平面上不滑動,物體甲的質量m1最大不能超過多少?

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(1)從高度h3.0 m處由靜止釋放后,金屬棒滑到斜面底端時的速度大小;

(2)金屬棒與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ;

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