为了从货车上卸货,工人在车厢旁倾斜架放一梯子,让质量为m的货箱顺着可视为平滑斜面的梯子下滑,如图.已知车厢顶部离地的高度为h,梯子所在斜面的倾角θ=45°,货箱从车厢顶部
◎ 题目
为了从货车上卸货,工人在车厢旁倾斜架放一梯子,让质量为m的货箱顺着可视为平滑斜面的梯子下滑,如图.已知车厢顶部离地的高度为h,梯子所在斜面的倾角θ=45°,货箱从车厢顶部所在高度处由静止释放,货箱与梯子间的动摩擦因数μ=0.25,重力加速度为g. (1)求货箱沿梯子下滑的加速度大小和货箱下滑至地面时的速度大小. (2)若工人先用轻绳绑紧货箱,再让货箱从原位置由静止下滑,下滑过程使用平行于梯子的轻绳向上拉货箱,货箱匀加速下滑,到达地面时的速度为v′=
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◎ 答案
(1)货箱下滑过程,由牛顿定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma① 将θ和μ代入解得加速度大小a=
由匀加速运动规律得v2=2as③ 而
联立解得货箱下滑至地面时的速度大小v=
(2)货箱受绳子拉力下滑过程,由动能定理得(mgsinθ-μmgcosθ)s-WF=
由匀加速运动规律得s=
货箱克服轻绳拉力做功的平均功率P=
联立解得P=
答:(1)货箱沿梯子下滑的加速度大小为
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