题目内容
【题目】如图所示,光滑水平面放置质量M、倾角θ的斜劈,质量m的长直杆被限制在竖直的管P内,管内壁光滑,杆只能上下移动,杆下端B搁置在斜面上,斜面光滑。
(1)为使m、M静止,在M右侧加一水平方向的力F1,求F1大小?
(2)在斜劈右侧加一水平方向的力F,使得斜劈缓慢向右水平移动,m上升h1高,m始终未脱离斜面,求斜劈的位移s1及力F所做的功W;
(3)若初始时B点离水平面高为h2,由静止释放m、M,求m着地时刻M的速度v。
【答案】(1);(2) ,;(3)
【解析】
(1)斜劈对杆支持力N,杆平衡竖直方向有
斜劈平衡,水平方向有
且
求得
(2)由几何关系,斜劈的位移
由于过程缓慢,杆及斜劈都处于平衡状态,系统功能关系
(3)系统机械能守恒
又
得
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