题目内容

【题目】如图所示,固定斜面上放一木板PQ,木板的Q端放置一可视为质点的小物块,现用轻细线的一端连接木板的Q端,保持与斜面平行,绕过定滑轮后,另一端可悬挂钩码,钩码距离地面足够高.已知斜面倾角θ=30°,木板长为L,Q端距斜面顶端距离也为L,物块和木板的质量均为m,两者之间的动摩擦因数为。若所挂钩码质量为2m,物块和木板能一起匀速上滑;若所挂钩码质量为其他不同值,物块和木板有可能发生相对滑动.重力加速度为g,不计细线与滑轮之间的摩擦,设接触面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力.

(1)木板与斜面间的动摩擦因数μ2;

(2)物块和木板发生相对滑动时,所挂钩码质量m′,应满足什么条件;

(3)选取适当质量的钩码可使木板由静止开始向上滑动,试讨论木板Q端到达斜面顶端所用时间t与钩码质量m′之间的关系.

【答案】(1) (2) (3)见解析

【解析】(1)整个系统匀速时有:2mg=FT

FT=2mgsin θ+μ22mgcos θ

解得:

(2)要使二者发生相对滑动,保证木板的加速度a1大于物块的加速度a2,

对物块有μ1mgcos θ-mgsin θ=ma2

可得

对木块有F′T-mgsin θ-μ1mgcos θ-μ22mgcos θ=ma1

对钩码有m′g-F′T=m′a1

解得:

联立解得:

(3)若,二者相对滑动,木板的位移,物块的位移,由于L-s<L,当Q端到达斜面顶端时,物块未从木板上滑下,

所以有:

若,物块和木板一起加速运动,对钩码有m′g-F′′T=m′a3,

对二者整体有F′′T-2mgsin θ-μ22mgcos θ=2ma2,

解得: , ,

所以有:

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