题目内容

(12分)倾角q=37°,质量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上。质量m=2kg的木块置于斜顶端,从静止开始匀加速下滑,经t=2s到达底端,运动路程L=4m,在此过程中斜面保持静止(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)。求:

(1)地面对斜面的摩擦力大小与方向;

(2)地面对斜面的支持力大小;

(3)通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。

(1)木块做加速运动L=at2,所以:a==2m/s2,对木块由牛顿定律mgsinq-f1=ma,f1=mgsinq-ma=8N,N1=mgcosq=16N,对斜面由共点力平衡,地对斜面的摩擦力f2=N1sinq-f1cosq=3.2N,方向水平向左,

(2)地面对斜面的支持力N2=Mg+N1cosq+f1sinq=67.6N,

(3)木块在下滑过程中,沿斜面方向合力及该力做的功为F=mgsinq-f1=4N,W=FL=16J,木块末速度及动能增量v=at=4m/s,DEk=mv2=16J,由此可知下滑过程中W=DEk,动能定理成立,

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