题目内容

如图,小木块在倾角为300的斜面上受到与斜面平行向上的恒定外力F作用,从A点由静止开始做匀加速运动,前进了0.45m抵达B点时,立即撤去外力,此后小木块又前进0.15m到达C点,速度为零.已知木块与斜面动摩擦因数μ=数学公式数学公式/6,木块质量m=1kg.求:
(1)木块在BC段加速度的大小;
(2)木块向上经过B点时速度大小;
(3)木块在AB段所受的外力F大小.( g=10m/s2

解:
(1)木块在BC段受到重力、斜面的支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律得:
mgsin30°+μmgcos30°=maBC
解得aBC=gsin30°+μgcos30°=7.5m/s2
(2)由vc2-vB2=2aBCxBC
解得:vB=1.5m/s
(3)A→B过程:vB2-vA2=2aABxAB
解得aAB=2.5 m/s2
木块在AB段受到重力、外力F,斜面的支持力和滑动摩擦力.
F-mgsin30°-μmgcos30°=maAB
代入数据解得:F=10N
答:(1)木块在BC段加速度的大小为7.5m/s2
(2)木块向上经过B点时速度大小为1.5m/s;
(3)木块在AB段所受的外力F大小为10N.
分析:(1)木块在BC段受到重力、斜面的支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律求解加速度.
(2)由速度与位移关系公式求出木块向上经过B点时速度大小.
(3)木块在AB段受到重力、外力F,斜面的支持力和滑动摩擦力.先由初速度、位移和末速度求出加速度,再由牛顿第二定律外力F.
点评:本题是牛顿第二定律与运动学公式的综合应用,也可以根据动能定理研究第(2)问和第(3)问.
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