如图,质量m=1kg的物块放在倾角为θ的斜面上,斜面体质量M=2kg,斜面与物块间的动摩擦因数μ=0.2,地面光滑,θ=37°,现对斜面体施一水平推力F,要使物体m相

发布时间:2020-08-08 04:40:15

如图,质量m=1kg的物块放在倾角为θ的斜面上,斜面体质量M=2kg,斜面与物块间的动摩擦因数μ=0.2,地面光滑,θ=37°,现对斜面体施一水平推力F,要使物体m相对斜面静止,力F应为多大?(?g=10m/s2,设物体与斜面的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

网友回答

解:(1)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=4.78m/s2F1=14.34N
(2)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=11.2?m/s2,F2=33.6N
∴14.34N≤F≤33.6N
答:F的取值范围为14.34N≤F≤33.6N.
解析分析:用极限法把F推向两个极端来分析: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.

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.
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