Question

一質(zhì)量為10kg的木楔ABC靜止在粗糙的水平面上，物塊與斜面動摩擦因素為0.2，在傾角為θ=37°的木楔斜面上，有一質(zhì)量為1kg的物塊，以初速度為v=7.6m/s開始沿斜面上滑，在這一過程中，木楔始終處于靜止?fàn)顟B(tài)．（取g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8），求：
（1）物塊在斜面上運(yùn)動時(shí)的加速度a；
（2）物塊上升到最高點(diǎn)所需的時(shí)間t；
（3）在物塊向上運(yùn)動時(shí)地面給木楔的摩擦力f和支持力N各是多少．

Answer 1

分析：（1）分析物塊的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度；
（2）物塊向上做勻減速運(yùn)動，由運(yùn)動學(xué)公式求解物塊上升到最高點(diǎn)時(shí)間t．
（3）先求出物體所受支持力和摩擦力，再對斜面體受力分析．由平衡條件可解得地面給木楔的摩擦力f和支持力N．

解答：解：（1）物塊沿斜面向上滑動的過程中，受到重力、斜面的支持力和沿斜面向下的滑動摩擦力．
根據(jù)牛頓第二定律得：
    mgsinθ+μmgcosθ=ma  ①
得a=g（sinθ+μcosθ）=10（0.6+0.2×0.8）=7.6m/s² 
（2）由v=v₀-at=0得，物塊上升到最高點(diǎn)所需的時(shí)間 t=

v0

a

=1s
（3）對斜面體受力分析（如圖所示）并建立坐標(biāo)系，在X方向上：

f=（μmgcosθ）cosθ+（mgcosθ）sinθ  ②
N+（μmgcosθ）sinθ=Mg+mgcosθ?cosθ ③
由①②得f=macosθ=10×7.6×0.8N=6.08N
由①③得N=（M+m）g-masinθ=105.44N
答：
（1）物塊在斜面上運(yùn)動時(shí)的加速度a；
（2）物塊上升到最高點(diǎn)所需的時(shí)間t；
（3）在物塊向上運(yùn)動時(shí)地面給木楔的摩擦力f和支持力N各是6.08N和105.44N．

點(diǎn)評：本題考查牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式的應(yīng)用和受力分析，會靈活選擇公式，能正確畫受力分析圖是求解問題的關(guān)鍵．