Question

【題目】（9分）如圖所示，質(zhì)量M=10kg的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上，滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.02.在木楔的傾角θ為30°的斜面上，有一質(zhì)量m=1.0kg的物塊由靜止開(kāi)始沿斜面下滑。當(dāng)物塊在斜面上滑行路程s=1.4m時(shí)，其速度v=1.4m/s.在這過(guò)程中木楔沒(méi)有動(dòng)，求地面對(duì)木楔的摩擦力的大小和方向?

Answer 1

【答案】見(jiàn)解析

【解析】由勻加速運(yùn)動(dòng)的公式v2-v02=2as，得物塊沿斜面下滑的加速度為：

　a＝v2/(2s)＝1.42/(2×1.4)＝0.7m/s2　

由于a<gsinθ＝5米/秒，可知物塊受到摩擦力作用。分析物塊受力，它受三個(gè)力，如圖所示，對(duì)于沿斜面的方向和垂直于斜面的方向,由牛頓定律,有：

mgsinθ-f1＝ma　　②

mgcosθ-N1＝0　　 ③

分析木楔受力,它受五個(gè)力作用,如圖所示,對(duì)于水平方向,由牛頓定律,有：

f2+f1cosθ-N1sinθ＝0,④

由此可解得地面作用于木楔的摩擦力：

f2＝N1sinθ－f1cosθ＝mgcosθsinθ－(mgsinθ－ma)cosθ＝macosθ＝1×0.7×(2/3)＝0.61N此力的方向與圖中所設(shè)的一致(由C指向B的方向)

本題考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式的應(yīng)用，物體勻加速下滑，由速度與位移的關(guān)系式可求得加速度大小，由于此加速度小于gsinθ可判斷物體一定受摩擦力作用，分析物體的受力情況，建立直角坐標(biāo)系，在垂直斜面方向上受力平衡，在沿著斜面方向上合外力提供加速度，由此可求得摩擦力和正壓力大小，再以木楔為研究對(duì)象，水平方向受力平衡，可求得地面對(duì)木楔的摩擦力大小