题目内容

8.如图,质量为M=5kg的斜劈形物体放在水平地面上,质量为m=1kg的物块以某大小为10m/s的初速度沿斜劈的粗糙斜面向上滑动,至速度为零后返回,这一过程中斜劈始终保持静止.已知斜劈的斜面倾角为37°,物体与斜劈的动动摩擦因数为μ=0.5,重力加速度g=10m/s2.试求:
( 1 )物体从开始上滑到到最高点所用时间.
( 2)物体沿斜劈下滑的过程中,斜劈对地面的压力大小.
( 3 )物体沿斜劈上滑的过程中,地面施加给斜劈的静摩擦力大小和方向.

分析 物体先减速上滑,后加速下滑,加速度一直沿斜面向下;对整体受力分析,然后根据牛顿第二定律求解地面对物体M的摩擦力和支持力

解答 解:(1)根据牛顿第二定律,有mgsinθ+μmgcosθ=ma
a=gsinθ+μgcosθ=10m/s2
从开始上滑到到最高点所用时间  t=$\frac{v}{a}$=$\frac{10}{10}$=1s
(2)、物体能够沿斜面下滑,则有:mgsinθ-μmgcosθ=ma′
a′=gsinθ-μgcosθ=2m/s2
有整体牛顿运动定律:(M+m)g-N=(M+m)a′sinθ
解得N=58.8N
由牛顿第三定律可知斜面对地面的压力为58.8N
(3)、整体牛顿运动定律:
f=macosθ=8N,方向水平向左
答:( 1 )物体从开始上滑到到最高点所用时间1s.
( 2)物体沿斜劈下滑的过程中,斜劈对地面的压力大小58.8N.
( 3 )物体沿斜劈上滑的过程中,地面施加给斜劈的静摩擦力大小8N和方向水平向左

点评 本题关键是用整体法对AB进行受力分析,然后根据牛顿第二定律和共点力平衡条件列方程分析求解.

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