题目内容

一足够长的固定斜面,最高点为O点,有一长为l=1.00m的木条AB,A端在斜面上,B端伸出斜面外.斜面与木条间的摩擦力足够大,以致木条不会在斜面上滑动,只能绕O点翻转.在木条A端固定一个质量为M=2.00kg的重物(可视为质点),B端悬挂一个质量为m=0.50kg的重物.若要使木条不脱离斜面,在①木条的质量可以忽略不计;②木条质量为m′=0.50kg,且分布均匀两种情况下,OA的长度各需满足什么条件?
分析:①以点O为支点,找出动力和阻力以及各自的力臂,然后根据力矩平衡条件进行判断;
②仍然以O为支点,找出动力和阻力以及各自的力臂(多考虑一个重力),然后再次根据力矩平衡条件进行判断.
解答:解:①当木条A端刚离开斜面时,受力情况如图所示.设斜面倾角为?θ,

根据力矩平衡条件:Mg?OAcosθ?=mg?OBcosθ?
考虑OA+OB=l 并代入数据得:OA=0.2m     
木条不脱离斜面的条件为OA≥0.2m         
②设G为木条重心,当木条A端刚要离开斜面时:

由①中的分析可知,若满足
Mg?OAcosθ?=mg?OBcosθ+m′g?OGcosθ??
解得:OA=0.25m??
答:木条不脱离斜面的条件为OA≥0.25m??
点评:本题考查了力矩平衡条件的运用,关键找出支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂,然后根据平衡条件列式判断即可.
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