问题 问答题

有一倾角为θ的斜面,把一质量为m的滑块放在斜面上,轻碰滑块后滑块恰能匀速下滑,求:

(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ?

(2)若对滑块施加一沿斜面向上的推力F1,使滑块匀速上滑,则推力需多大?

(3)若已知动摩擦因数μ,且μ<tanθ,为了保持滑块静止于斜面上,给滑块施加一水平向右推力F2,则推力的范围是多少?

答案

(1)物体受重力、支持力和滑动摩擦力,三力平衡,根据平衡条件,有:

mgsinθ=μmgcosθ

解得:μ=tanθ

(2)物体受重力、支持力、推力和平行斜面向下的滑动摩擦力,根据平衡条件,有:

F=mgsinθ+μmgcosθ=2mgsinθ

(3)物体恰好不下滑时,对物体受力分析,受推力、重力、支持力和平行斜面向上的摩擦力,如图所示

根据平衡条件,有:

x方向:Fcosθ+f-mgsinθ=0

y方向:N-Fsinθ-mgcosθ=0

其中:f=μN

解得:F=

mg(sinθ-μcosθ)
cosθ+μsinθ

物体恰好不上滑时,对物体受力分析,受推力、重力、支持力和平行斜面向下的摩擦力,如图所示

根据平衡条件,有:

x方向:Fcosθ-f-mgsinθ=0

y方向:N-Fsinθ-mgcosθ=0

其中:f=μN

解得:F=

mg(sinθ+μcosθ)
cosθ-μsinθ

故推力范围为:

mg(sinθ+μcosθ)
cosθ-μsinθ
≥F≥
mg(sinθ-μcosθ)
cosθ+μsinθ

答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为tanθ;

(2)若对滑块施加一沿斜面向上的推力F1,使滑块匀速上滑,则推大小为2mgsinθ;

(3)推力的范围:

mg(sinθ+μcosθ)
cosθ-μsinθ
≥F≥
mg(sinθ-μcosθ)
cosθ+μsinθ

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