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題目:
【題目描述】
一個(gè)質(zhì)量為m的物體,在平行于斜面向上的恒力F的作用下,從斜面底端A點(diǎn)靜止開始運(yùn)動(dòng),到達(dá)斜面頂端B點(diǎn)時(shí),物體恰好沿斜面勻速上升。已知斜面的傾角為θ,斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求:
1. 物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小;
2. 斜面的長(zhǎng)度;
3. 若在物體運(yùn)動(dòng)過程中斜面保持靜止,求此時(shí)拉力F的大小。
【分析】
1. 物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)滑動(dòng)摩擦力公式可求得摩擦力大小。
2. 根據(jù)受力分析可知,物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到重力、拉力、支持力和摩擦力的作用,根據(jù)牛頓第二定律可求得斜面的長(zhǎng)度。
3. 物體運(yùn)動(dòng)過程中,斜面受到地面的摩擦力和支持力,根據(jù)牛頓第三定律可知,地面對(duì)斜面的支持力等于斜面對(duì)地面的壓力,根據(jù)平衡條件可求得拉力的大小。
【解答】
1. 物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小為:f = μmgcosθ。
2. 根據(jù)受力分析可知,物體受到重力、拉力、支持力和摩擦力的作用,根據(jù)牛頓第二定律可得:
F + mgcosθ - f = ma
又因?yàn)槲矬w勻速上升,所以加速度為零,即:F = mgcosθ + f = mgcosθ + μmgcosθ = mg + μmgcosθ。
根據(jù)幾何關(guān)系可得斜面的長(zhǎng)度為:L = scosθ。
3. 物體運(yùn)動(dòng)過程中,斜面受到地面的摩擦力和支持力,根據(jù)平衡條件可得:
f = F'cosθ = Fsinθ + mg'sinθ
其中F'為地面對(duì)斜面的支持力,mg'為斜面對(duì)地面的壓力。根據(jù)牛頓第三定律可知,斜面對(duì)地面的壓力等于地面對(duì)斜面的支持力,所以有:F = F' = mg + μ(mg + mgcosθ)sinθ。
【總結(jié)】
本題主要考查了牛頓運(yùn)動(dòng)定律和平衡條件的應(yīng)用,難度適中。解題的關(guān)鍵是受力分析、牛頓運(yùn)動(dòng)定律和平衡條件的運(yùn)用。