2018版教科版 必修一 第三章 牛顿运动定律 习题课2 简单连接体问题和临界问题
2018版教科版 必修一 第三章 牛顿运动定律 习题课2 简单连接体问题和临界问题第3页

一端拴一质量为m的小球.

图3

(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时,线对小球的拉力刚好等于零?

(2)当滑块至少以多大的加速度a1向左运动时,小球对滑块的压力等于零?

(3)当滑块以a′=2g的加速度向左运动时,线中拉力为多大?

答案 (1)g (2)g (3)mg

解析  (1)对小球受力分析,小球受重力mg、线的拉力T和斜面支持力N作用,如图甲,当T=0时有

Ncos 45°=mg

Nsin 45°=ma

解得a=g.故当向右加速度为g时线上的拉力为0.

(2)假设滑块具有向左的加速度a1时,小球受重力mg、

线的拉力T1和斜面的支持力N1作用,如图乙所示.由牛顿第二定律得

水平方向:T1cos 45°-N1sin 45°=ma1,

竖直方向:T1sin 45°+N1cos 45°-mg=0.

由上述两式解得

N1=,T1=.

由此两式可以看出,当加速度a1增大时,球所受的支持力N1减小,线的拉力T1增大.

当a1=g时,N1=0,此时小球虽与斜面接触但无压力,处

于临界状态,这时绳的拉力为FT1=mg.所以滑块至少以a1=g的加速度向左运动时小球对滑块的压力等于零.