有一段长为L,与水平面夹角为θ的斜坡路面,一质量为m的木箱放在斜坡底端,质量为4m的人想沿斜坡将木箱推上坡顶,...

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有一段长为L,与水平面夹角为θ的斜坡路面,一质量为m的木箱放在斜坡底端,质量为4m的人想沿斜坡将木箱推上坡顶,...

有一段长为L,与水平面夹角为θ的斜坡路面,一质量为m的木箱放在斜坡底端,质量为4m的人想沿斜坡将木箱推上坡顶,人在地面无滑走动时,人与路面之间的摩擦力是静摩擦力,计算中可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取g,已知人与路面之间的动摩擦因数为,人是沿与斜坡平行的方向用力推木箱的,求:

(1)假设木箱与路面间无摩擦,人推着木箱一起以加速度a向上运动,人受到路面的摩擦力多大?

(2)若木箱与路面间的动摩擦因数也为,则人推木箱一起能获得的最大加速度大小是多少?

(3)若木箱与路面间的动摩擦因数也为,要将木箱由坡底运送到坡顶,人推木箱一起运动的最短时间是多少?

【回答】

(1)把人和木箱作为整体,根据牛顿第二定律

                  (2分)

得:                          (3分)

(2)要使木箱能获得的最大加速度,则人与地面间的摩擦力达到最大值。

把人和木箱作为整体,根据牛顿第二定律

 (3分)

得:          (2分)

   (3)要使木箱由坡底运送到坡顶,人推木箱的时间最短,则人推木箱必须使木箱以最大加速度向上运行,作用一段时间后,人撤去外力,木箱向上做减速运动,到达坡顶速度恰好为零.

设人撤去外力时,木箱的速度为,

木箱向上做减速运动的加速度:      (2分)

对木箱运动全过程有:                     (2分)

人推木箱最短时间为:                          (1分)ks5u

联立解得:           (1分)

(若只考虑一直用最大加速度推至顶部,给2分)

 

知识点:牛顿运动定律的应用

题型:综合题

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