题目内容
如图所示,B是一个质量为M=3kg的木块,A是一个质量为m=1kg的小空桶,它们通过一根轻绳和光滑的定滑轮放置在粗糙的斜面两侧,斜面固定在地上,倾角为θ=30°,此时B恰好不下滑.g=10m/s2.
(1)B与斜面间的最大静摩擦力为多大;
(2)现向空桶A内添加沙子,为保证B仍然不滑动,求最多能添加的沙子的质量.
解:(1)因为B恰好不下滑,所以B所受静摩擦力沿斜面向上达到最大,
由平衡条件得,F+fm=Mgsinθ
又对A:F=mg
由此可得fm=5N
(2)当添加沙子足够多时,绳子拉力增大,B恰好不沿斜面向上滑动,此时B所受最大静摩擦力沿斜面向下.
则有F'=Mgsinθ+fm
又对A:F'=mg+m'g
由此可得m'=1kg
答:(1)B与斜面间的最大静摩擦力为5N;
(2)为保证B仍然不滑动,能添加的沙子的质量最多为1kg.
分析:(1)B恰好不下滑,B受到的静摩擦力沿斜面向上,达到最大值.根据平衡条件可以求出最大静摩擦力.
(2)当B恰好不上滑时,B受到的静摩擦力沿斜面向下,此时沙子的质量最大,再由平衡条件求出沙子质量的最大值.
点评:本题是平衡问题中的临界问题,常常用到这个临界条件:当物体恰好滑动时,静摩擦力达到最大值.
由平衡条件得,F+fm=Mgsinθ
又对A:F=mg
由此可得fm=5N
(2)当添加沙子足够多时,绳子拉力增大,B恰好不沿斜面向上滑动,此时B所受最大静摩擦力沿斜面向下.
则有F'=Mgsinθ+fm
又对A:F'=mg+m'g
由此可得m'=1kg
答:(1)B与斜面间的最大静摩擦力为5N;
(2)为保证B仍然不滑动,能添加的沙子的质量最多为1kg.
分析:(1)B恰好不下滑,B受到的静摩擦力沿斜面向上,达到最大值.根据平衡条件可以求出最大静摩擦力.
(2)当B恰好不上滑时,B受到的静摩擦力沿斜面向下,此时沙子的质量最大,再由平衡条件求出沙子质量的最大值.
点评:本题是平衡问题中的临界问题,常常用到这个临界条件:当物体恰好滑动时,静摩擦力达到最大值.
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