如图所示,在固定的粗糙斜面上依次放有两块质量相等m 1 =m 2 =10kg的平板A、B,长度均为 L=1.6

如图所示,在固定的粗糙斜面上依次放有两块质量相等m 1 =m 2 =10kg的平板A、B,长度均为 L=1.6m,斜面倾角很小为θ(sinθ=0.1,cosθ≈1),一个质量为m 3 =20kg 的小滑块C以v 0 =5m/s的初速度滑上平板A的上表面.A与斜面之间的动摩擦因素为μ 1 =0.2,B与斜面之间的动摩擦因素μ 2 =0.1,滑块C与平板A、B之间的动摩擦因数相同,设为μ 3 .设最大静摩擦力与相对应的滑动摩擦力大小相等,g=10m/s.
(1)若小滑块C滑上平板A时,平板均不动,而滑上平板B时,平板B开始滑动,求μ 3 应满足的条件;
(2)若μ 3 =0.4,求滑块C从开始滑上平板A到最终相对斜面静止时运动的时间和平板B沿斜面上滑的最大距离.


俺的眼神不好 1年前 已收到1个回答 举报

白雪蓝冰 幼苗

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(1)要使小滑块滑上平板A时,平板不动,则:
μ 3 m 3 gcosθ≤μ 1 (m 1 +m 3 )gcosθ+μ 2 m 2 gcosθ+(m 1 +m 2 )gsinθ
要使小滑块滑上平板B时,平板B开始滑动,则:
μ 3 m 3 gcosθ≥μ 2 (m 2 +m 3 )gcosθ+m 2 gsinθ
解得:0.2≤μ≤0.45
即μ 3 应满足的条件为0.2≤μ≤0.45.
(2)设C在A上滑动时,C的加速度为a c ,经t 1 时间滑出A时的速度为v 1 ,则
m 3 gsinθ+μ 3 m 3 gcosθ=m 3 a c
解得
a c =5m/s 2
根据速度位移公式,有
v 0 2 -v 1 2 =2a c L
解得
v 1 =3m/s
根据速度时间公式,有
v 0 -v 1 =a c t 1
解得
t 1 =
2
5 s
C滑到B上以后,B开始滑动,加速度为a B ,假设经t 2 时间后B、C达到共同速度v 2 时C还没有从B上滑出
对B:μ 3 m 3 gcosθ-μ 2 (m 2 +m 3 )cosθ-m 2 gsinθ=m 2 a B
解得
a B =4m/s 2
根据速度位移公式,有
v 2 =a B t 2
对C:v 2 =v 1 -a c t 2
解得: v 2 =
4
3 m/s
t 2 =
1
3 s
C相对于B滑动的距离 △x=
v 1 + v 2
2 t 2 -
v 2
2 t 2
△x=0.5m<L假设成立
之后C和B一起沿斜面减速,加速度为a,经t 3 速度变为零
对BC整体:(m 1 +m 3 )gsinθ+μ 2 (m 1 +m 3 )gcosθ=(m 1 +m 3 )a
解得
a=2m/s 2
根据速度位移公式,有
t 3 =
v 2
a
故 t 3 =
2
3 s
由于(m 1 +m 3 )gsinθ=μ 2 (m 1 +m 3 )gcosθ,故BC最终静止在斜面上;
故C从开始滑上平板A最终相对斜面静止时运动的时间:t=t 1 +t 2 +t 3 t=1.4s,平板B沿斜面上滑的最大距离: x B =
v 2
2 ( t 2 + t 3 ) x B =0.67m.

1年前

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