题目内容

13.如图所示,沿水平方向向右加速运动的货车上放有一个半径为R的均匀圆柱形油桶,油桶后面固定着一块高为H(H<R)的垫块.求:当货车的加速度达到多大时,油桶将离开车箱底面?(不计垫块和油桶之间摩擦)

分析 当油桶将离开车箱底面时,竖直方向垫块对油桶支持力的分力等于重力,水平方向支持力的分力等于重力和加速度之积,根据牛顿第二定律求出加速度大小.

解答 解:设油桶的质量为m,垫块对油桶的支持力为N,货车和油桶的加速度为a,
油桶将离开车箱底面时,对油桶受力分析如图

sinθ=$\frac{R-H}{R}$,cosθ=$\frac{\sqrt{H(2R-H)}}{R}$
油桶将离开车箱底面时,竖直方向上合力刚好为0,即:Nsinθ=mg
水平方向,Ncosθ=ma
联立解得:a=$\frac{g\sqrt{2RH-{H}^{2}}}{R-H}$
答:当货车的加速度达到时$\frac{g\sqrt{2RH-{H}^{2}}}{R-H}$,油桶将离开车箱底面.

点评 该题主要考查受力分析和牛顿第二定律的应用,注意联系三角函数有关的知识.

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