题目内容

(20分)

一上表面粗糙的斜面体放在光滑的水平地面上,斜面的倾角为θ。若斜面固定,另一质量为m的滑块恰好能沿斜面匀速下滑。若斜面不固定,用一推力F作用在滑块上,同时施加一个大小为P= 4mgsinθcosθ的水平推力作用于斜面体,使斜面体静止不动,滑块在力F的作用下沿斜面匀速上滑,求:

(1) 滑块与斜面体之间的动摩擦因数μ;

(2)满足题意的推力F的大小和方向。

(20分)

解:滑块恰好能沿斜面匀速下滑,---(4分)

滑块与斜面间的摩擦因数:μ= tanθ   (2分)

若用一推力F作用在滑块上,使之能沿斜面匀速上滑,对滑块,如图甲所示受力分析,并建立直角坐标系(将F沿斜面、垂直斜面分解成Fx和Fy)

X轴方向,根据平衡条件:Fx=f+mgsinθ-----------①(2分)

Y轴方向,根据平衡条件:Fy+mgcosθ=N-----------②(2分)

且 f = μN = Ntanθ---------------------------③(2分)

①②③联立可得:Fx =Fytanθ+ 2mgsinθ---------④

对斜面体如图乙所示受力分析,并建立直角坐标系,

水平 X`轴方向,根据平衡条件:

P = fcosθ+ Nsinθ-----------------------------⑤(2分)

即:4mgsinθcosθ=μNcosθ+ Nsinθ

代入μ值,化简得:Fy =mgcosθ-------------------⑥

代入④得:Fx = 3mgsinθ---------------------------⑦

最后由F =------(2分)

解得:F = mg -------------⑧(2分)

设F和斜面的夹角为α

由tanα= 解得α= arctg()----------⑨(2分)

(说明:本题若用其他求解方法,可根据具体情况确定相应评分

练习册系列答案
相关题目
(1)某同学用如图(甲)所示的装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验,他在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,同时用毫米刻度尺分别测出加挂不同钩码时弹簧的长度l.他测出的弹簧的弹力F(F的大小等于所挂钩码受到的重力)与弹簧的长度l的各组数据,并逐点标注在如图(乙)所示的坐标纸上.由此可以得到该弹簧的原长L0=
 
;该弹簧的劲度系数为
 
N/m.
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(2)有一根长陶瓷管,其表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜,管的两端有导电箍M和N,如图(1)所示.用多用表电阻档测得MN间的电阻膜的电阻约为1kΩ,陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度.
某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验.
A.米尺(最小分度为mm);
B.游标卡尺(游标为20分度);
C.电流表A1(量程0~5mA,内阻约10Ω);
D.电流表A2 (量程0~100mA,内阻约0.6Ω);
E.电压表V1 (量程5V,内阻约5kΩ);
F.电压表V2 (量程15V,内阻约15kΩ);
G.滑动变阻器R1 (阻值范围0~10Ω,额定电流1.5A);
H.滑动变阻器R2 (阻值范围0~1.5KΩ,额定电流1A);
I.电源E (电动势6V,内阻可不计);
J.开关一个,导线若干.
①他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l=10.00cm,用20分度游标卡尺测量该陶瓷管的外径,其示数如图(2)所示,该陶瓷管的外径D=
 
cm
②为了比较准确地测量电阻膜的电阻,且调节方便,实验中应选用电流表
 
,电压表
 
,滑动变阻器
 
.(填写器材前面的字母代号)
③在方框内画出测量电阻膜的电阻R的实验电路图.
④若电压表的读数为U,电流表的读数为I,镀膜材料的电阻率为ρ,计算电阻膜厚度d的数学表达式为:d=
 
(用所测得的量和已知量的符号表示).
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