题目内容

20.如图所示,倾角θ=37°的斜面AB与水平面平滑连接于B点,A、B两点之间的距离s0=3m,质量m=3kg的小物块与斜面及水平面间的动摩擦因数均为μ=0.4.当小物块从A点由静止开始沿斜面下滑的同时,对小物块施加一个水平向左的恒力F.取g=10m/s2.
(1)若F=10N,小物块从A点由静止开始沿斜面运动到B点时撤去恒力F,求小物块在水平面上滑行的距离s.(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(2)为确保小物块不离开斜面,该恒力的最大值为多大?

分析 (1)对整个过程,运用动能定理列式,可求得小物块在水平面上滑行的距离s.
(2)当恒力垂直于斜面的分力小于等于重力沿斜面的分力时小物块不离开斜面.由此解答.

解答 解:(1)小物块从A点开始沿ABC路径运动到C停止的过程中,由动能定理可得
  Fs0cosθ+mgs0sinθ-fs0-μmgs=0
又 f=μFN
 FN+Fsinθ=mgcosθ
代入数据解得 s=4.7m
(2)若小物块不离开斜面,根据题意有
  Fsin37°≤mgcos37°
代入数据解得  F≤40N,即恒力的最大值为40N.
答:
(1)小物块在水平面上滑行的距离s是4.7m.
(2)为确保小物块不离开斜面,该恒力的最大值为40N.

点评 本题涉及力的空间的积累效果,要优先考虑动能定理,运用动能定理时要灵活选取研究的过程,本题也可以采用分段法列式研究.

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