题目内容
如图所示,光滑金属直杆穿过竖直固定的滑套,其底端置于光滑斜面体上,金属杆质量为m1,斜面体质量为m2,现给斜面体一水平推力使斜面体从静止开始向右作匀加速直线运动,经t时间斜面体水平移动s,该过程中斜面体未碰到滑套,金属杆匀加速上升h高度重力加速度为g,求:
(1)该过程中金属杆受到的合外力;
(2)该过程中水平推力的平均功率。
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解:(1)设金属杆匀加速运动的加速度为a1,在该过程中有
①(1分)
设金属杆受到的合外力为F,由牛顿第二定律得
②(2分)
由①②式可得:
(2分)
金属杆合力方向与加速度方向一致,方向竖直向上。 (1分)
(2)设该过程末金属杆和斜面体的速度分别为υ1、υ2,加速过程中斜面体的加速度为a2,由运动学方程有:
υ1=a1t , υ2=a2t ③(2分)
④(1分)
设该过程中外力的平均功率为P,对金属杆和斜面体组成的系统,由功能关系得
⑤(2分)
由①式和③~⑤式可得:
(2分)