如图所示,竖直平面内放一直角杆AOB,杆的水平部分粗糙,动摩擦因数μ=0.20,杆的竖直部分光滑,两部分各套有质量分别为
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解题思路:(1)先对AB整体受力分析,受拉力F、总重力G、支持力N、向左的摩擦力f和向右的弹力N1,根据共点力平衡条件列式,求出支持力N,从而得到滑动摩擦力为恒力;最后对整体运用能量关系列式,得到拉力做的功.(2)设细绳与竖直杆的夹角为θ,由于绳子不可伸长,运用速度的分解,有vBcosθ=vAsinθ,可求出B匀速上升0.5m过程A的初速度和末速度,再由能量关系求解拉力F2做功.

(1)先对AB整体受力分析,如图所示.

A、B小球和细绳整体竖直方向处于平衡,A受到的弹力为:

N=(mA+mB)g

则A受到的摩擦力为Ff=μ(mA+mB)g

代入数字得:Ff=6N

由几何关系,sB=0.5m

由能量关系,拉力F1做功为:W1=Ffs+mBgsB

代入数字得:W1=8 J

(2)设细绳与竖直方向的夹角为θ,因细绳不可伸长,两物体沿绳子方向的分速度大小相等,所以有

vBcosθ=vAsinθ

则:A的初速度vA1=vBcotθ1=

4

3m/s

末速度 vA2=vBcotθ2=

3

4m/s

设拉力F2做功为W2,对系统,由能量关系得:W2−FfsB−mBgsB=

1

2mA

v2A2−

1

2mA

v2A1

代入数据得W2=6.8 J

答:

(1)A受到的摩擦力为6N,力F1作功为8J.

(2)力F2作功为6.8J.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;力的合成与分解的运用;共点力平衡的条件及其应用.

考点点评: 本题中拉力为变力,先对整体受力分析后根据共点力平衡条件得出摩擦力为恒力,然后根据功能关系或动能定理求变力做功.