题目内容

(2008?福建模拟)某建筑工地的工人为了运送瓦片,用两根截面为正方形的木料AB、CD,支在水平地面上形成斜面,AB与CD平行且与地面有相同的倾角α,如图所示.从斜面上端将几块瓦片叠放在一起无初速释放,让瓦片沿木料下滑到地面(瓦片截面可视为一段圆弧),现发现因滑到地面时速度过大而造成瓦片破裂.为了不使瓦片破裂,在不改变斜面倾角α的前提下,可以采取的措施是(  )
分析:因滑到地面时速度过大而造成瓦片破裂.为了不使瓦片破裂,是因为瓦片做匀加速运动造成的,若加速度减小,则相应的瓦到地面的速度也减小,可防止瓦片破裂.在不改变斜面倾角α的前提下,可以看受力与那些因素有关,由牛顿第二定律得到加速度,从而判定可行的措施.
解答:解:
A、B、保持装置不变,而改变瓦片的块数,由瓦片的受重力,摩擦力,支持力,设杆对瓦的支持力的方向与杆的垂线的夹角为β,则:
在沿瓦片的半径方向:mgcosα=2Ncosβ
在运动方向上由牛顿第二定律:mgsinα-2μN=ma
解得:a=
mgsinα-
μmgcosα
cosβ
m
=gsinα-
μgcosα
cosβ

由于不改变斜面倾角α,可知,加速与瓦片块数无关,增减瓦片的块数无法改变加速度,也就改变不了瓦片到地面的速度,仍会因到地面速度过大而造成瓦片破裂,故A错误,B错误.
C、D、由上面的计算结果可知,在固定斜面倾角α的前提下,要改变加速度,只能改变杆对瓦的支持力与杆垂线的夹角β.为使瓦匀速运动,必须有:a=0,
即cosβ减小,则β角要增大,故应把两根木料往两侧分开一些,故C错,D正确.
故选:D.
点评:本题主要是理清思路:瓦片是因速度过大而破裂,则要想不破裂就需要落地速度减小,而速度是与加速度有关的,由牛顿第二定律可以得到加速度的表达式,进而我们就可以找到防止瓦片破裂的方法.本题题目不大,但是难度不小,若平时思维条理训练不足,难以解答本题.
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