一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端,如图,斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计摩擦,

一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端,如图,斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行,不计摩擦,当斜面以10m/s2的加速度向右做加速运动时,求绳的拉力及斜面对小球的弹力.
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trinitong 种子

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解题思路:首先判断小球是否飞离了斜面,根据小球刚刚飞离斜面的临界条件,即绳子的倾角不变,斜面的支持力刚好为零,解出此时的加速度与题目给出的加速度大小进行比较,若给出加速度大于小球的临界加速度说明小球已经飞离了斜面,否则小球还在斜面上.

当加速度a较小时,小球与斜面一起运动,此时小球受重力、绳子拉力和斜面的支持力,绳子平行于斜面;当加速度a足够大时,小球将飞离斜面,此时小球仅受重力与绳子的拉力作用,绳子与水平方向的夹角未知,而题目要求出当斜面以10m/s2的加速度向右做加速运动时,绳的拉力及斜面对小球的弹力,必须先求出小球离开斜面的临界加速度a0,(此时小球所受斜面的支持力恰好为零)
小球的受力如图:

由牛顿第二定律得:F=mgcotθ=ma0
解得:a0=gcotθ=7.5m/s2
因为:a=10m/s2>a0
所以小球一定离开斜面N=0,小球的受力如图所示:

则水平方向有牛顿第二定律得:Tcosα=ma
竖直方向有受力平衡得:Tsinα=mg
由以上两式整理得:T=
(ma)2+(mg)2=2.83N
N=0
答:绳的拉力为2.83N,斜面对小球的弹力为零.

点评:
本题考点: 牛顿第二定律.

考点点评: 此题最难解决的问题是小球是否飞离了斜面,我们可以用假设法判断出临界加速度来进行比较.

1年前

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