题目内容

用轻弹簧竖直悬挂质量为m1=1kg的物体,静止时弹簧伸长量为L,现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为m2=
5
3
kg的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L,斜面倾角为37°,与物体间动摩擦因数为μ=
1
3
,如图所示.
(1)求物体受到的摩擦力为多大.
(2)若把一质量为m3=6kg的物体置于斜面上用相同的弹簧拉住(假设此物体与斜面间动摩擦因数也为μ=
1
3
),为使弹簧的伸长量仍为L,现对物体施加一个水平向右的推力,求此推力的范围.
分析:用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体时,物体受到的重力和弹力二力平衡;用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,对物体受力分析,受重力、支持力、拉力,假设有沿着斜面向上的静摩擦力,根据共点力平衡条件列式求解出摩擦力.
分物体恰好不下滑和恰好不上滑两种情况情况,受力分析后根据平衡条件列方程求解.
解答:解:(1)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体时,物体受到的重力和弹力二力平衡,有:
mg=kL…①
用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,对物体受力分析,如图

将重力沿坐标轴方向正交分解,得到:
kL+f-2mgsinθ=0…②
N-2mgcosθ=0…③
由①②③得到:
f=0
(2)物体恰好不下滑时,对物体受力分析,受弹力、推力、重力、支持力和平行斜面向上的摩擦力,如图所示
根据平衡条件,有:
x方向:Fcosθ+f+kl-mgsinθ=0
y方向:N-Fsinθ-mgcosθ=0
其中:f=μN
解得:F=10N
物体恰好不上滑时,对物体受力分析,受弹力、推力、重力、支持力和平行斜面向下的摩擦力,如图所示
根据平衡条件,有:
x方向:Fcosθ+kl-f-mgsinθ=0
y方向:N-Fsinθ-mgcosθ=0
其中:f=μN
解得:F=70N;
故推力范围为:10N≤F≤70N;
答:(1)物体受到的摩擦力为零.
(2)此推力的范围10N≤F≤70N;
点评:本题关键对物体受力分析后,根据共点力平衡条件,运用正交分解法列方程分析求解.
本题要多次对滑块受力分析,然后根据平衡条件列方程求解;第三问关键是找出对应的临界状态.
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