高中 | 斜面问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

斜面问题

如图所示,在倾角为$30^\circ $的光滑斜面上,一质量为$0.5\;\rm kg$的小车的支架上用轻绳连接着质量也为$0.5\;\rm kg$的小球,小车在沿斜面向下的外力$F$作用下下滑,在小车下滑的过程中,轻绳恰好处于水平,$g$$10\;\rm m/s^{2}$,则下列说法正确的是$(\qquad)$

["

轻绳的拉力大小为$5\\;\\rm N$

","

轻绳的拉力大小为$10\\;\\rm N$

","

外力$F$$15\\;\\rm N$

","

外力$F$$20\\;\\rm N$

"]
[["C"]]

取小球为研究对象,由牛顿第二定律得$\dfrac{mg}{\sin30{^\circ}}=ma$

$\dfrac{mg}{F_{{T}}}=\tan30{^\circ}$

解得$a=20\;\rm m/s^{2}$

$F_{{T}}=5\sqrt{3}\;\rm \text{N}$

小球与小车相对静止一起下滑,具有共同的加速度,则小车的加速度大小也为$20\;\rm m/s^{2}$。将小车和小球视为整体,在沿斜面方向根据牛顿第二定律有$2mg\sin 30^\circ +F=2ma$,代入数据解得$F=15\;\rm N$

故选:$\rm C$

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