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再分析B受的力,在分析B與A間的彈力N2和摩擦力f2時(shí),以B、C整體為對(duì)象較好,A對(duì)該整體的彈力和摩擦力就是A對(duì)B的彈力N2和摩擦力f2, 得到B受4個(gè)力作用:重力G2=Mg,C對(duì)B的壓力豎直向下,大小N1=mg,A對(duì)B的彈力N2=(M+m)gcosθ,A對(duì)B的磨擦力f2= (M+m)gsinθ。

(2)由于B、C共同加速下滑,加速度相同,所以先以B、C整體為對(duì)象求A對(duì)B的彈力N2,摩擦力f2,并求出a;再以C為對(duì)象求B、C間的彈力、摩擦力。

這里,f2是滑動(dòng)摩擦力N2=(M+m)gcosθ,f2=μN2=μ(M+m)gcosθ,

沿斜面方向用牛頓第二定律:(M+m)gsin-μ(M+m)gcosθ=(M+m)a,

可得a=g(sinθ-μcosθ)。B、C間的彈力N1,摩擦力f1則應(yīng)以C為對(duì)象求得。

由于C所受合力沿斜面向下。而所受的3個(gè)力的方向都在水平或豎直方向。這種情況下,比較簡(jiǎn)便的方法是以水平、豎直方向建立直角坐標(biāo)系,分解加速度a。

分別沿水平、豎直方向用牛頓第二定律:

f1=macosθ,mg-N1=masinθ,

可得:f1=mg(sinθ-μcosθ)CoSθ,N1=mg(cosθ+μsinθ)cosθ。

【點(diǎn)評(píng)】

由本題可以知道:①靈活地選取研究對(duì)象可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化;②靈活選定坐標(biāo)系的方法向也可以以使計(jì)算簡(jiǎn)化;③在物體的受力圖的旁邊標(biāo)出物體的速度、加速度的方向,有助于確定摩擦力方向,也有助于用牛頓第二定律建立方程時(shí)保證使合力方向和加速度方向相同。

【例10】

小球質(zhì)量為m,電荷為+q,以初速度ν向右沿水平絕緣桿滑動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向如圖所示,球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。試描述小球在桿上的運(yùn)動(dòng)情況。

【解析】

先分析小球的受力情況,再由受力情況確定其運(yùn)動(dòng)情況。

小球剛沿桿滑動(dòng)時(shí),所受場(chǎng)力為:重力mg方向向下,洛倫茲力Ff=qνB方向向上;再分析接觸力:由于彈力FN的大小、方向取決于ν和mg/qB的大小關(guān)系,所以需分三種情況討論:

(1)ν>mg/qB,在摩擦力作用下,ν、Ff、FN、f都逐漸減小,當(dāng)ν減小到等于mg/qB時(shí) 達(dá)到平衡而做勻速運(yùn)動(dòng);(2)ν

【例11】一航天探測(cè)器完成對(duì)月球的探測(cè)任務(wù)后,在離開(kāi)月球的過(guò)程中,由靜止開(kāi)始沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行,先加速運(yùn)動(dòng),再勻速運(yùn)動(dòng)。探測(cè)器通過(guò)噴氣而獲得推動(dòng)力。以下關(guān)于噴氣方向的描述中正確的是( )。

A.探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí),沿直線向后噴氣

B.探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí),豎直向下噴氣

C.探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),豎直向下噴氣

D.探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),不需要噴氣

【解析】探測(cè)器沿直線加速運(yùn)動(dòng)時(shí),所受合力F合方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,而重力方向豎直向下,由平行四邊形法則知推力方向必須斜向上方,因此噴氣方向斜向下方。勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),所受合力為零,因此推力方向必須豎直向上,噴氣方向豎直向下。選C。

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