题目内容

【题目】如图所示,倾角θ=30°的足够长光滑斜面底端A固定有挡板P,斜面上B 点与A点的高度差为h.将质量为m的长木板置于斜面底端,质量也为m的小物块静止在木板上某处,整个系统处于静止状态。已知木板与物块间的动摩擦因数,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.

(1)若对木板施加一沿斜面向上的拉力F0,物块相对木板刚好静止,求拉力F0的大小;

(2)若对木板施加沿斜面向上的拉力F=2mg,作用一段时间后撤去拉力,木板下端恰好能到达B点,物块始终未脱离木板,求拉力F做的功W.

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)木板与物块整体:F02mgsinθ=2ma0

对物块,有:μmgcosθmgsinθ═ma0

解得:F0=mg
(2)设经拉力F的最短时间为t1,再经时间t2物块与木板达到共速,再经时间t3木板下端到达B点,速度恰好减为零.
对木板,有:Fmgsinθμmgcosθ=ma1

mgsinθ+μmgcosθ=ma3

对物块,有:μmgcosθmgsinθ=ma2

对木板与物块整体,有2mgsinθ=2ma4

另有:

解得W=mgh

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