题目
【单选题】若斜面倾角为 α,物体与斜面间的摩擦系数为 f ,欲使物体能静止在斜面上,则必须满足 的条件是 ()。A. tan f ≤αB. tan f > αC. tan α≤ fD. tan α> f
【单选题】若斜面倾角为 α,物体与斜面间的摩擦系数为 f ,欲使物体能静止在斜面上,则必须满足 的条件是 ()。
A. tan f ≤α
B. tan f > α
C. tan α≤ f
D. tan α> f
题目解答
答案
C. tan α≤ f
解析
本题考查物体在斜面上静止的平衡条件,核心在于分析静摩擦力与重力沿斜面分量的平衡关系。关键点在于:
- 受力分解:将重力分解为沿斜面和垂直斜面的分量;
- 最大静摩擦力条件:静摩擦力的最大值由$F_{\text{max}} = fN$决定($N$为正压力);
- 平衡条件:物体静止时,重力沿斜面的分量必须不超过最大静摩擦力。
受力分析
物体在斜面上受三个力:
- 重力$mg$,竖直向下;
- 法向力$N$,垂直斜面向上;
- 静摩擦力$f_s$,沿斜面向上(阻碍潜在下滑趋势)。
平衡条件
物体静止时,受力平衡:
- 沿斜面方向:静摩擦力$f_s$与重力分量$mgsinα$平衡,即:
$f_s = mgsinα$ - 垂直斜面方向:法向力$N$与重力分量$mgcosα$平衡,即:
$N = mgcosα$
最大静摩擦限制
为防止滑动,静摩擦力不能超过最大静摩擦力$F_{\text{max}} = fN$,即:
$mgsinα \leq f \cdot mgcosα$
化简条件
两边约去$mg$得:
$tanα \leq f$