题目内容
【题目】质量为M的木楔倾角为θ,在水平面上保持静止,当将一质量为m的木块放在木楔斜面上时,它正好匀速下滑.如果用与木楔斜面成α角的力F拉着木块匀速上升,如图所示(已知木楔在整个过程中始终静止).
(1)当α=θ时,拉力F有最小值,求此最小值;
(2)当α=θ时,木楔对水平面的摩擦力是多大?
【答案】(1)mgsin 2θ (2)mgsin 4θ
【解析】
木块在木楔斜面上匀速向下运动时,有
mgsinθ=μmgcosθ
即μ=tanθ.
(1)木块在力F作用下沿斜面向上匀速运动,有
Fcosα=mgsinθ+Ff
Fsinα+FN=mgcosθ
Ff=μFN
解得
F===
则当α=θ时,F有最小值,为
Fmin=mgsin2θ.
(2)因为木块及木楔均处于平衡状态,整体受到地面的摩擦力等于F的水平分力,即
Ff=Fcos(α+θ)
当α=θ时,F取最小值mgsin 2θ,
Ffm=Fmincos2θ=mg·sin 2θcos2θ=mgsin4θ.
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