问题
选择题
如图所示是滑梯简化图,一小孩从滑梯上A点开始无初速度下滑,在AB段匀加速下滑,在BC段匀减速下滑,滑到C点恰好静止,整个过程中滑梯保持静止状态.假设小孩在AB段和BC段滑动时的动摩擦因数分别为μ1和μ2,AB与BC长度相等,则( )
A.整个过程中地面对滑梯始终无摩擦力作用
B.动摩擦因数μ1+μ2=2tanθ
C.小孩从滑梯上A点滑到C点先超重后失重
D.整个过程中地面对滑梯的支持力始终等于小孩和滑梯的总重力
答案
ACD、小朋友在AB段做匀加速直线运动,将小朋友的加速度a1分解为水平和竖直两个方向,由于小朋友有水平向右的分加速度即有向右的力,根据牛顿定律知,地面对滑梯的摩擦力方向先水平向左;有竖直向下的分加速度,则由牛顿第二定律分析得知:小孩处于失重,地面对滑梯的支持力FN小于小朋友和滑梯的总重力.同理,小朋友在BC段做匀减速直线运动时,小孩处于超重,地面对滑梯的支持力大于小朋友和滑梯的总重力,地面对滑梯的摩擦力方向水平向左.故ACD错误.
B、设AB的长度为L,AB间的高度为h,则sinθ=
,小孩在B点的速度为v.h L
小孩从A到B为研究对象,由动能定理得:
-μ1mgLcoosθ+mgh=
mv2-0…①1 2
小孩从B到C为研究过程,由动能定理得:
-μ2mgLcosθ+mgh=0-
mv2..②1 2
联立①②代入数据得:μ1+μ2=2tanθ,故B正确.
故选:B.