如图所示,在倾角θ=30°的固定斜面上,跨过定滑轮的轻绳一端系在小车的前端,另一端被坐在小车上的人拉住,已知人的质量m=60kg,小车的质量M=10kg,绳及滑轮的质

发布时间:2020-08-09 18:15:06

如图所示,在倾角θ=30°的固定斜面上,跨过定滑轮的轻绳一端系在小车的前端,另一端被坐在小车上的人拉住,已知人的质量m=60kg,小车的质量M=10kg,绳及滑轮的质量,滑轮与绳间的摩擦均不计,斜面对小车的摩擦阻力为小车总重的0.1倍,斜面足够长,当人以280N的力拉绳时,求:
(1)人与车一起运动的加速度的大小;
(2)人所受的摩擦力的大小和方向;
(3)某时刻人和车沿斜面向上的速度大小为3m/s,此时人松手,则人和车一起滑到最高点时所用的时间.

网友回答

解:(1)将人和车看做整体,受拉力为280×2=560N,总重为(60+10)×10=700N,受阻力为700×0.1=70N,重力平行于斜面的分力为 700×sin30°=350N,
则合外力为F=560-70-350=140N
则根据牛顿第二定律,加速度为a==2m/s2
即人与车一起运动的加速度的大小为2m/s2.
(2)人与车有着共同的加速度,所以人的加速度也为2m/s2,对人受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,假设静摩擦力沿斜面向上,根据牛顿第二定律,有
ma=T+f-mgsin30°
代入数据解得:f=140N
即人受到沿斜面向上的140N的摩擦力.
(3)失去拉力后,对人和车整体受力分析,受到重力、支持力和沿斜面向下的摩擦力,根据牛顿第二定律,沿斜面的加速度为

根据速度时间公式,有

即人和车一起滑到最高点时所用的时间为0.5s.
解析分析:(1)对人和车整体受力分析,受到重力、支持力、拉力和摩擦力,根据牛顿第二定律列方程求解即可;
(2)对人受力分析,受重力、支持力、拉力和摩擦力,假设静摩擦力沿斜面向上,根据牛顿第二定律列方程求解出摩擦力,如果为正值,则假设成立,如果为负值,则与假设方向相反;
(3)先对人和车整体受力分析,根据牛顿第二定律列方程求解出加速度,再结合运动学公式列式求解.

点评:本题关键是对小车和人整体受力分析,然后根据牛顿第二定律求解出加速度,再对人受力分析,根据牛顿第二定律列式求解出车对人的摩擦力.
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