Question

在水平推力（）的作用下，一辆质量为M、倾角为的斜面小车从静止开始沿水平地面运动；车上有一个质量为m的滑块，其受力及相应的合力（∑）如图所示．不计一切摩擦，试分析和比较各种情况下水平推力的大小关系，哪种情况不可能实现？（  ） 

Answer 1

D

如图A所示，当滑块受到的合力∑F₁沿水平方向时，滑块与小车处于相对静止的临界状态，一起向左做匀加速运动．这时，系统的加速度为，
滑块受到的合外力为,
根据牛顿第二定律，推力为；
如图B所示，当滑块受到的合力∑F₂向上偏离水平方向时，滑块将相对小车沿斜面向上滑动．这是水平推力增大的结果，所以；
如图C所示，当滑块受到的合力∑F₃向下偏离水平方向时，滑块将相对小车向下滑动．这是水平推力减小的结果，所以；
如图D所示，当滑块受到的合力∑F₄沿斜面向下时，滑块的加速度为，滑块受到的合外力为。
即滑块的加速度由其重力沿斜面的分力产生--与滑块在固定斜面上下滑等效．这时，小车应处于平衡状态（匀速运动或者静止），并受到与推力F₄平衡的地面摩擦力的作用，与不计一切摩擦力的题设条件不符合．所以，图D所示的情况不可能实现