题目内容
20．
箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，杆上套着一个圆环．箱子的质量为M，圆环的质量为m，圆环沿杆滑动时与杆间有摩擦．（1）若环沿杆加速下滑，环与杆间摩擦力的大小为F，则箱子对地面的压力有多大？
（2）若环沿杆下滑的加速度为a，则箱子对地面的压力有多大？
（3）若给环一定的初速度，使环沿杆下滑的过程中摩擦力大小仍为F，则箱子对地面的压力有多大？
（4）若给环一个初速度v0，环沿杆上滑h高后速度恰好为0，则在环沿杆上滑的过程中，箱子对地面的压力有多大？
分析 以环为研究对象，由牛顿第二定律求出环受到的摩擦力，再以箱子为研究对象，分析受力情况，根据平衡条件求出地面对箱子的支持力，再根据牛顿第三定律求出箱对地面的压力．
解答 解：（1）以箱子为研究对象，分析受力情况：箱子受到重力Mg、地面的支持力N和环对箱子向下的滑动摩擦力F，
根据平条件得：N=Mg+F
（2）对环受力分析，有牛顿第二定律可知，mg-f=ma，f=mg-ma
对箱子有共点力平衡可知：N=Mg+f=Mg+mg-ma
有牛顿第三定律可知箱子对地面的压力为N′=N=Mg+mg-ma
（3）以箱子为研究对象，分析受力情况：箱子受到重力Mg、地面的支持力N和环对箱子向下的滑动摩擦力F，
根据平条件得：N=Mg+F
（4）上滑过程中，产生的加速度为$a=\frac{{v}_{0}^{2}}{2h}$，受到的摩擦力为mg+f=ma，f=ma-mg=$\frac{{mv}_{0}^{2}}{2h}-mg$
对箱子有共点力平衡可知：N=Mg+f=Mg+$\frac{{mv}_{0}^{2}}{2h}-mg$
有牛顿第三定律可知箱子对地面的压力为N′=N=Mg+$\frac{{mv}_{0}^{2}}{2h}-mg$
答：（1）箱子对地面的压力有Mg+F
（2）箱子对地面的压力有N=Mg+mg-ma
（3）箱子对地面的压力有Mg+F
（4）箱子对地面的压力有Mg+$\frac{{mv}_{0}^{2}}{2h}-mg$
点评 本题是平衡条件和牛顿运动定律的综合应用，分析受力是关键．
练习册系列答案
名校通行证有效作业系列答案
相关题目
如图所示，将楔木块放在光滑水平面上靠墙边处并用手固定，然后在木块和墙面之间放入一个小球，球的下缘离地面高度为H，木块的倾角为θ，球和木块质量相等，一切接触面均光滑，放手让小球和木块同时由静止开始运动，求球着地时球和木块的速度．
如图所示，一平直的传送带以速度v=2m/s匀速运动，传送带把A处的质量为1kg的工件运送到B处，A、B相距L=10m．从A处把工件无初速地放到传送带上，经过时间t=6s能传送到B处．求：这一过程中摩擦力产生的热量．
如图所示，一不可伸长的轻绳上悬挂于O点，下端系一个质量为m的小球，小球静止在竖直方向时，与固定在水平面上半径为R的$\frac{1}{4}$光滑圆弧轨道接触且无挤压，现将小球拉到A点（保持绳绷直）由静止释放，当它经过B点时绳恰好被拉断，小球沿该点切线方向水平抛出落在水平地面上的P点，圆弧轨道的圆心O′与OB在同一竖直线上，已知绳长L=R，O′P=$\sqrt{2}$R，重力加速度为g，不计空气阻力，求：
如图所示，固定与水平面上的光滑金属架CDEF处在竖直向下磁感应强度为B0的匀强磁场中，金属架宽为L，金属棒MN与金属框架接触良好，金属棒的电阻为R，其余部分电阻不计．
中国首次太空授课活动于2013年6月20日上午10时许举行，神舟十号航天员在天宫一号开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课．其中女航天员王亚平利用“质量测量仪”在太空测出了指令长聂海胜的质量．