题目内容

(18分)如图所示,在倾角为37°的固定斜面上,有一个质量为5 kg的物体静止放在斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为0.8。g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:

(1)物体对斜面的压力;

(2)物体所受的摩擦力;

(3)若用原长为10 cm,劲度系数为3.1×103 N/m的弹簧沿斜面向上拉物体,使之向上匀速运动,则弹簧的最终长度是多少?

 

【答案】

(1) 40N 方  向:垂直斜面向下(2) 30 N  方  向:沿斜面向上        

(3) l=12 cm

【解析】(1)(5分)物体静止在斜面上受力分析如右图所示,则

物体受到斜面的支持力为:N=mgcos37°=40 N     (2分)

                方  向:垂直斜面向上          (1分)

根据牛顿第三定律,物体对斜面的压力为40N       (1分)

方  向:垂直斜面向下         (1分)

(2) (3分)根据二力平衡,物体受到的静摩擦力为:

f=mgsin37°=30 N       (2分)

方  向:沿斜面向上         (1分)

 

(3)(10分)当物体沿斜面向上匀速运动时,受力分析如图所示,

设弹簧弹力为F,伸长量为x,有:

F=kx                                   (2分)

F=mgsin37°+f′                        (2分)

f′=μN                                (2分)

弹簧的最终长度:l=l0+x                    (2分)

联立以上各式,把N=40 N代入得:

 l=12 cm                             (2分)

本题考查受力平衡问题,物体受到重力、支持力和摩擦力的作用,重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力,重力垂直斜面的分力为正压力,把重力分解即可,施加一个弹力之后,物体沿斜面向上匀速运动,沿着斜面方向受力平衡,弹力等于重力沿斜面向下的分力与摩擦力的合力

 

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