题目内容
【题目】如图所示,物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑,经过B点后进入水平面(设经过B点前后速度大小不变),最后停在C点.每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度,表给出了部分测量数据.(重力加速度g=10m/s2)求:
t(s) | 0.0 | 0.2 | 0.4 | … | 1.2 | 1.4 | 1.6 | … |
v(m/s) | 0.0 | 1.0 | 2.0 | … | 1.1 | 0.7 | 0.3 | … |
(1)斜面的倾角α;
(2)物体与水平面之间的动摩擦因数μ;
(3)t=0.6s时的瞬时速度v.
【答案】
(1)
解:由表格中前三列数据可知,物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为
= m/s2=5m/s2
由牛顿第二定律得mgsinα=ma1,
代入数据得:α=30°
(2)
解:由表格中第4、5两组数据可知,物体在水平面上匀减速运动的加速度大小为
=
由牛顿第二定律得μmg=ma2
(3)
解:研究物体由t=0到t=1.2s过程,设物体在斜面上运动的时间为t,则有
vB=a1t,v1.2=vB﹣a2(1.2﹣t)
代入得v1.2=a1t﹣a2(1.2﹣t)
解得t=0.5s,vB=2.5m/s
即物体在斜面上下滑的时间为t=0.5s,则t=0.6s时物体在水平面上运动,速度为
v=vB﹣a2(0.6﹣t)=2.5m/s﹣2×0.1m/s=2.3m/s
【解析】(1)由表格读出物体在斜面上运动的速度与对应的时间,由速度公式求出加速度,再根据牛顿第二定律求解斜面的倾角α;(2)用同样的方法求出物体在水平面运动的速度和时间,求出加速度,再由牛顿第二定律求出动摩擦因数μ;(3)研究物体由t=0到t=1.2s过程,根据斜面上匀加速运动的末速度等于水平面匀减速运动的初速度,由速度公式求出物体在斜面上运动的时间,再求出t=0.6s时的瞬时速度v.
代入数据得μ=0.2
【考点精析】本题主要考查了匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系的相关知识点,需要掌握速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值才能正确解答此题.