Question

在水平推力（）的作用下，一輛質(zhì)量為M、傾角為的斜面小車從靜止開始沿水平地面運(yùn)動(dòng)；車上有一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，其受力及相應(yīng)的合力（∑）如圖所示．不計(jì)一切摩擦，試分析和比較各種情況下水平推力的大小關(guān)系，哪種情況不可能實(shí)現(xiàn)？（  ） 

Answer 1

D

如圖A所示，當(dāng)滑塊受到的合力∑F₁沿水平方向時(shí)，滑塊與小車處于相對靜止的臨界狀態(tài)，一起向左做勻加速運(yùn)動(dòng)．這時(shí)，系統(tǒng)的加速度為，
滑塊受到的合外力為,
根據(jù)牛頓第二定律，推力為；
如圖B所示，當(dāng)滑塊受到的合力∑F₂向上偏離水平方向時(shí)，滑塊將相對小車沿斜面向上滑動(dòng)．這是水平推力增大的結(jié)果，所以；
如圖C所示，當(dāng)滑塊受到的合力∑F₃向下偏離水平方向時(shí)，滑塊將相對小車向下滑動(dòng)．這是水平推力減小的結(jié)果，所以；
如圖D所示，當(dāng)滑塊受到的合力∑F₄沿斜面向下時(shí)，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(chǎn)生--與滑塊在固定斜面上下滑等效．這時(shí)，小車應(yīng)處于平衡狀態(tài)（勻速運(yùn)動(dòng)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(jì)一切摩擦力的題設(shè)條件不符合．所以，圖D所示的情況不可能實(shí)現(xiàn)