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试题内容

如图所示,自动扶梯与水平面夹角为θ,上面站着质量为m的人,当自动扶梯以加速度a加速向上运动时,求扶梯对人的弹力F N和扶梯对人的摩擦力Ff,重力加速度为g

答案解析

【答案】

mgmasin θ macos θ

【解析】

这是一个动力学问题,人受到竖直向下的重力mg、竖直向上的支持力F N和水平向右的摩擦力Ff,因为人的加速度方向沿扶梯向上,所以人所受的这三个力的合力方向也沿扶梯向上。

解法一:建立如图甲所示的直角坐标系,人的加速度方向正好沿x轴正方向,由题意可得

x轴方向:

Ffcos θF Nsin θmgsin θma

y轴方向:

F Ncos θFfsin θmgcos θ=0

解得F N=mgmasin θ

Ffmacos θ

解法二:建立如图乙所示的直角坐标系(水平向右为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向)。由于人的加速度方向是沿扶梯向上的,这样建立直角坐标系后,在x轴方向和y轴方向上各有一个加速度的分量,其中x轴方向的加速度分量axacos θy轴方向的加速度分量ayasin θ,根据牛顿第二定律有

x轴方向:Ffmaxy轴方向:F N-mgmay

解得:F N=mgmasin θFfmacos θ

比较以上两种解法,很显然,两种解法都得到了同样的结果,但是第二种解法较简便。

所属考点

牛顿第二定律的应用

牛顿第二定律的应用知识点包括牛顿第二定律的应用考点探究、应用牛顿第二定律解题的“四步走”等部分,有关牛顿第二定律的应用的详情如下:

录入时间:2021-01-26 09:24:32