题目内容

(12分)如图,水平地面上的矩形箱子内有一倾角为的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球。静止时,箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止,经过的总路程为s,运动过程中的最大速度为v。

(1)求箱子加速阶段的加速度大小a'。
(2)若a>g tan,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。
(1)(2)左壁作用力为0,顶部作用力

试题分析:(1)匀加速阶段,运动时间,平均速度
匀减速阶段,运动时间,平均速度
全程则有
整理可得
(2)光滑球不受车厢作用力时,只有自身重力和斜面支持力,水平方向加速度
加速度所需要的合力由斜面弹力在水平方向的分力提供,若加速度,则车厢左壁提供弹力满足合力需要,若加速度,则车厢左侧壁 弹力为0.
所以当时,左侧壁弹力为0.
对小球受力分析如下图

水平竖直方向正交分解可得
水平方向
整理可得,即顶部作用力为
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