Question

某研究性学习小组利用力传感器研究小球与竖直挡板间的作用力，实验装置如图所示，已知斜面倾角为α＝45°，光滑小球的质量m＝3 kg，力传感器固定在竖直挡板上．求：

（1）当整个装置静止时，力传感器的示数；

（2）当整个装置水平向右做匀加速直线运动时，力传感器示数为36 N，此时装置的加速度大小；

（3）某次整个装置在水平方向做匀加速直线运动时，力传感器示数恰好为0，此时整个装置的运动方向，加速度的大小．

Answer

（1）30 N （2）2 m/s2 （3）向左运动 10 m/s2

【解析】

(1)以小球为研究对象，设小球与力传感器间的作用力大小为F，小球与斜面间的作用力大小为FN，如图所示，

由几何关系可知

F＝mgtanα＝3×10×1N＝30N

(2)对小球进行受力分析可得：竖直方向

FNcos45°＝mg，

水平方向

F－FNsin45°＝ma，

解得：a＝2m/s2．

(3)要使力传感器示数为0，则有：

FN′cos45°＝mg

FN′sin45°＝ma′

解得：a′＝10m/s2，加速度方向向左

故装置应向左运动．