物体A、B质量分别为m1、m2,叠放在倾角为α的斜面上,A、B之间的动摩擦因数为μ1,B与斜面之间的动摩擦因数为μ2,A

问题描述:

物体A、B质量分别为m1、m2,叠放在倾角为α的斜面上,A、B之间的动摩擦因数为μ1,B与斜面之间的动摩擦因数为μ2,A、B保持相对静止,一起加速下滑,μ1、μ2、α相互之间一定满足(  )
A.μ1≥μ2,tanα>μ2\x05\x05\x05\x05\x05
B.μ1≤μ2,tanα>μ2
C.tanα>μ1≥μ2\x05\x05\x05\x05\x05\x05
D.tanα>μ2=μ1
1个回答 分类:物理 2014-09-21

问题解答:

我来补答
一、整体分析:设A、B合质量 M = m1 + m2;A、B整体所受力包括:
(1)重力:G(AB) = Mg;
(2)斜面支持力:N;
(3)斜面滑动摩擦力:f = μ2•N;
垂直斜面方向:受力平衡,故有:N = Mg•cosα;
平行斜面方向:F(合) = Mg•sinα - f = Mg•(sinα - μ2•cosα),方向斜向下;
由此可知,整体加速度为:a = g•(sinα - μ2•cosα) > 0;
所以有:μ2 < (sinα/cosα = tanα)
二、物体A个体分析:所受力包括:
(1)自身重力G(A) = m1•g;
(2)物体B施加给它的力:F(BA);
设F(BA) 在垂直和平行斜面的两个方向的分力分别为:F(⊥) 和 F(∥).
垂直斜面方向:受力平衡,所以:m1•g•cosα = F(⊥);显然 F(⊥) 是垂直斜面向上的.
平行斜面方向:F(A合) = G(A)•sinα ± F(∥);(暂时不能确定 F(∥) 的方向)
物体 A 的加速度为:
  a(A) = F(A合) / m1 = g•sinα ± F(∥) / m1;
而我们已知整体加速度:
  a = g•sinα - μ2•g•cosα;
由a(A) = a,可知 F(//) 的方向必然是沿斜面向上的;并且:
  F(∥) / m1 = μ2•g•cosα
所以,有:
  a(A) = g•sinα - F(∥) / m1;
  F(∥) = μ2•g•cosα•m1 = μ2•F(⊥)
我们知道,F(∥) 是 B 对 A 的作用力 F(BA) 在平行斜面方向上的分力,这个分力是由 B 对 A 的“静摩擦力”提供的.而 A、B 间滑动摩擦力的大小为:μ1•F(⊥).
  显然,要想保证 A 可以随 B 下滑,那么A、B间的“最大静摩擦力”(可以认为等于滑动摩擦力)一定要足以提供 F(∥) ,以保证物体 A 不会具有比“整体”更大的加速度.即,要求:
  μ1•F(⊥) ≥ F(∥) = μ2•F(⊥)
所以,有:μ1 ≥ μ2
  至于 μ1 与 tanα 之间的关系,并没有什么特别要求.总之,只要 μ2 < tanα,A、B就可以加速下滑;只要 μ1 ≥ μ2,A、B就不会分离.
  故,答案为:选项A.
 
 
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