Question

【題目】某研究性學習小組利用力傳感器研究小球與豎直擋板間的作用力，實驗裝置如圖所示，已知斜面傾角為370，光滑小球的質量m=2kg，力傳感器固定在豎直擋板上。求：

（1）當整個裝置靜止時，力傳感器的示數；

（2）當整個裝置向右做勻加速直線運動時，力傳感器示數為25N，此時裝置的加速度大小；

（3）某次整個裝置在水平方向做勻加速直線運動時，力傳感器示數恰好為0N，此時整個裝置的運動方向如何？加速度為多大。

Answer 1

【答案】（1） F=15N （2） a=5m/s2 （3）a=7.5m/s2

【解析】

（1） 以小球為研究對象，設小球與力傳感器間的作用力大小為F，小球與斜面之間的彈力大小為FN： 由幾何關系可得 F=mgtan370

解得： F=15N

（2）對小球：豎直方向：FNcos370=mg

水平方向：F-FNsin370=ma

解得：a=5m/s2

（3）水平向左運動，要使力傳感器示數為0，則有：
FNcos37°=mg；
FNsin37°=ma；

則

解得：a=7.5m/s2