| 受力分析 题目答案及解析

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必修1

第三章 相互作用

3.5 力的分解

受力分析

如图所示,质量为$m_{2}$倾角为$\alpha$的斜面静止在粗糙的水平地面上,质量为$m_{1}$的物块静止在斜面上,物块与斜面之间的动摩擦因数为$\mu =\tan \alpha$,斜面始终静止,重力加速度为为$g$。以下说法正确的是$(\qquad)$

["

地面对斜面的支持力大小为$(m_{1}+m_{2})g$,摩擦力为$0$

","

对物块$m_{1}$施加过重心竖直向下足够大的力$F$,物块将沿斜面下滑,地面对斜面的摩擦力水平向左

","

对物块施加沿斜面向下的推力$F$,物块将沿斜面加速下滑,地面对斜面的支持力增大,摩擦力为零

","

若给物块一个沿斜面向上的初速度,在物块沿斜面上滑的过程中,地面对斜面的支持力小于$(m_{1}+m_{2})g$,摩擦力方向水平向左

"]
[["AD"]]

$\rm A$.对整体受力分析如图$1$,地面对斜面的支持力$F_{N}=(m_{1}+m_{2})g$

摩擦力为零,故$\rm A$正确;

$\rm B$.对物块施加竖直向下力$F$之前,对斜面受力分析如图$2$,物块对斜面的压力的水平分力为$F_{N1x}=F_{N1}\sin \alpha$

物块对斜面的摩擦力的水平分力$F_{f1x}=F_{f1}\cos \alpha=\mu F_{N1}\cos \alpha=\tan \alpha ⋅ F_{N1}\cos \alpha=F_{N1}\sin \alpha$

所以,地面对斜面的摩擦力为零。对物块施加过重心向下的力$F$后,$F_{N1}$增大,但同时$F_{f1}$也增大,仍然满足水平分力等大反向,地面对斜面的摩擦力为零,对物块受力分析如图$3$,施加$F$后增加的摩擦力$\Delta F_{f}=\mu F\cos \alpha=\tan \alpha ⋅ F\cos \alpha=F\sin \alpha$

增加的沿斜面向下的分力

$\Delta F=F\sin \alpha$$\Delta F=\Delta F_{f}$

所以物块仍然处于静止状态,故$\rm B$错误;

$\rm C$.对物块施加沿斜面向下的推力$F$$F+mg\sin \alpha \gt \mu mg\cos \alpha$

物块将沿斜面加速下滑,由图$2$知,$F_{N1}$$F_{f1}$均没有发生改变,所以,地面对斜面的支持力$F_{N}$不变,斜面与地面之间仍然没有摩擦,故$\rm C$错误;

$\rm D$.若给物块一个沿斜面向上的初速度,对斜面受力分析如图$4$,此时物块给斜面的摩擦力沿斜面向上,由平衡知$F_{N}$变小,地面给斜面水平向左的摩擦力,故$\rm D$正确。

故选:$\rm AD$

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