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。
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(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
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