Question

在水平推力（）的作用下，一輛質量為M、傾角為的斜面小車從靜止開始沿水平地面運動；車上有一個質量為m的滑塊，其受力及相應的合力（∑）如圖所示．不計一切摩擦，試分析和比較各種情況下水平推力的大小關系，哪種情況不可能實現？（   ） 

Answer 1

D

解析:

如圖A所示，當滑塊受到的合力∑F₁沿水平方向時，滑塊與小車處于相對靜止的臨界狀態，一起向左做勻加速運動．這時，系統的加速度為，

滑塊受到的合外力為,

根據牛頓第二定律，推力為；

如圖B所示，當滑塊受到的合力∑F₂向上偏離水平方向時，滑塊將相對小車沿斜面向上滑動．這是水平推力增大的結果，所以；

如圖C所示，當滑塊受到的合力∑F₃向下偏離水平方向時，滑塊將相對小車向下滑動．這是水平推力減小的結果，所以；

如圖D所示，當滑塊受到的合力∑F₄沿斜面向下時，滑塊的加速度為，滑塊受到的合外力為。

即滑塊的加速度由其重力沿斜面的分力產生--與滑塊在固定斜面上下滑等效．這時，小車應處于平衡狀態（勻速運動或者靜止），并受到與推力F₄平衡的地面摩擦力的作用，與不計一切摩擦力的題設條件不符合．所以，圖D所示的情況不可能實現