题目内容
如图所示,ABCD是一个T型支架,支架A端有一大小与质量均可忽略的光滑定滑轮,D点处有一光滑转动轴,AC与BD垂直,且AB=BC, BD长为d=0.6m,AC与水平地面间的夹角为q=37°,整个支架的质量为M=1kg(BD部分质量不计)。质量为m=2kg的小滑块置于支架的C端,并与跨过定滑轮的轻绳相连,绳另一端作用一竖直向下大小为24N的拉力F,小滑块在拉力作用下由静止开始沿AC做匀加速直线运动,己知小滑块与斜面间的动摩擦因数为m=0.5。g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求小滑块沿AC向上滑的加速度大小;
(2)滑块开始运动后,经过多长时间支架开始转动?
(3)为保证支架不转动,作用一段时间后撤去拉力F,求拉力作用的最大时间。
解:(1)F-mgsin37°-mmgcos37°=ma (2分)
代入数据,得a=2m/s2 (1分)
(2)设经过时间t,滑块运动到离C点S处,支架开始转动,则
F(ACcos37°-CD)+f BD+N(S-BC)=MgBDsin37°+F BD (2分)
式中N =mg cos37°,f =mmgcos37°
代入数据,得S=1.2m (2分)
因此,t==1.1s (1分)
(3)设拉力作用时间最长为t1,v1=a t1,S1=a t12
撤去F后,a2=gsin37°+mgcos37°=…=10m/s2 (1分)
滑块减速直至静止,v1=a2 t2, S2=a2 t22
滑块恰好运动到离C点S′处,支架开始转动,
mmgcos37° BD+mg cos37°(S′-BC)=MgBDsin37° (2分)
代入数据,得S′=0.725m (1分)
S′=a t12+
a2 t22 (1分)
代入数据,得t1=0.78s (1分)
