题目内容

9.如图,倾角为53°的光滑斜面置于光滑水平面上,其顶端用细线一质量m=0.5kg的小球,已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,g=10N/kg
(1)当斜面匀速向右运动时,斜面对小球的弹力大小为多少?
(2)如果斜面向右运动的加速度为多大时,斜面对小球的弹力恰好为零?
(3)当斜面向左运动,已知细线拉力为2.5N,且小球与斜面间没有发生相对滑动,求斜面的加速度大小.

分析 (1)对小球受力分析,沿x、y方向分别正交分解,列方程可求解;
(2)求出斜面对小球支持力刚好等于0时的水平向右的加速度临界状态,结合小球受力分析列方程可求解.
(3)沿水平方向与竖直方向建立坐标系,将小球受到的力沿坐标系分解,然后由牛顿第二定律即可求出.

解答 解:(1)小球受力分析如答图所示,
在x方向,F1cos53°-FNsin53°=0  
在y方向,F1sin53°+FNcos53°=mg
解得,斜面对小球的支持力FN=6N     
(2)设斜面对小球的支持力刚好等于0时水平向右的加速度为a0,小球只受重力和绳的拉力F2作用在水平方向:F2cos53°=ma0
在竖直方向:F2sin53°=mg
解得,a0=0.75g=7.5 m/s2 

(3)当细线拉力为2.5N时,
在水平方向:N•sin53°-Fcos53°=ma
在竖直方向:N•cos53°+Fsin53°=mg
代入数据得:a=5m/s2<a0
答:(1)当斜面匀速向右运动时,斜面对小球的弹力大小为6N;
(2)如果斜面向右运动的加速度为7.5 m/s2时,斜面对小球的弹力恰好为零;
(3)当斜面向左运动,已知细线拉力为2.5N,且小球与斜面间没有发生相对滑动,斜面的加速度大小是5m/s2.

点评 本题考查了牛顿第二定律的综合应用,对(2)和(3)的分析关键找到斜面对小球的支持力刚好等于0时水平向右的加速度,综合性强.

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