题目内容
【题目】(2016·天津一模)如图,水平面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球,静止时,箱子顶部与球接触但无压力,箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后做加速度大小为a的匀减速运动直至静止,经过的总路程为x,运动过程中的最大速度为v。
(1)求箱子加速阶段的加速度为a′。
(2)若a>gtan θ,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。
【答案】(1) (2)0, -mg
【解析】试题分析:由运动学的公式即可求得物体的加速度;可以先设小球不受车厢的作用力,求得临界速度,然后使用整体法,结合牛顿第二定律即可求解。
(1)设加速度为a′,由匀变速直线运动的公式可得
匀加速位移为: 匀加速位移为:
位移间的关系为: x=x1+x2
联立解得:
设小球不受车厢的作用力,应满足在水平方向:Nsin θ=ma
在竖直方向:Ncos θ=mg
联立解得:a=gtan θ
减速时加速度的方向向左,当a>gtan θ 时,左壁的支持力等于0,此时小球的受力如图,
由牛顿第二定律:Nsin θ=ma, 在竖直方向:Ncos θ-F=mg
联立解得:
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