题目内容

如图所示,质量M=10kg千克的木楔ABC静置于粗糙水平地面上,在木楔的倾角θ为30°的斜面上,有一质量m=1.0kg千克的物块由静止开始沿斜面下滑.当滑行路程s=1.0m时,其速度v=
10
m/s.在这过程中木楔没有动,求地面对木楔的摩擦力的大小和方向.(重力加速度取g=10m/s2
分析:(1)由物块做匀加速直线运动,速度和位移已知,可以求出加速度,由加速度判断出它的受力情况;
(2)根据力的作用是相互的,分析木楔的受力情况,因为它静止,水平方向的受力平衡,地面对木楔的摩擦力和物块的压力的水平分力大小相等.即可得解.
解答:解:由匀加速运动的公式v2=v02+2as,
得物块沿斜面下滑的加速度为:
a=
v2
2s
=
10
2
2×1.0
=5m/s2
由于a=gsinθ=5m/s,可知物块不受摩擦力作用.
分析物块受力,它受两个力,如图所示,对于沿垂直于斜面的方向,
有:mgcosθ-N1=0
分析木楔受力,它受四个力作用,如图所示,对于水平方向,有:
f2-N1sinθ=0,
由此可解得地面作用于木楔的摩擦力:
f2=N1sinθ=mgcosθsinθ=2.5
3
N
此力的方向与图中所设的一致(由C指向B的方向)
答:地面对木楔的摩擦力的大小是2.5
3
,方向由C指向B的方向.
点评:灵活运用匀加速运动的公式v2=v02+2as,求出加速度a是解决此题的关键.
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