题目内容
【题目】如图,AB为光滑斜面,BC为粗糙斜面,两斜面的倾角均为37°,且斜面底部B处平滑连接,质量为m=2kg的物体从高为h=1.25m的A处由静止开始沿斜面下滑,运动到BC斜面上最终停止在C处。设物体与BC斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物体与BC斜面的动摩擦因数为μ=0.75,sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2。求:
(1)物体在B处的速度大小vB;
(2)物体在BC斜面上的运动时间t;
(3)若BC斜面的倾角可在0~60°范围内变化,请分析并说明物体从A处释放后在BC斜面上可能的运动情况。
【答案】(1)5m/s(2)s(3)见解析;
【解析】(1)物体沿AB斜面运动时的受力如图所示;
因为只有重力做功,此过程中机械能守恒。
mghA=mvB2
代入数据,得vB=5m/s
(2)物体在BC斜面上运动时的受力如图所示,
根据牛顿第二定律,mgsin37°+μN2=ma2
N=mgcos37°
数据代入上述两式,得a2=12m/s2
物体受恒力作用,做匀减速运动,
(3)设BC斜面倾角为θ时,物体恰好静止,受力如图所示,
根据平衡条件,fmax=μmgcosθ=mgsinθ,得tgθ=0.75,θ=37°
当θ≤37°时,fmax>mgsinθ,物体在BC斜面上做匀减速运动,速度减为零后保持静止。
当θ>37°时,fmax<mgsinθ,物体在BC斜面上做匀减速运动,速度减为零后沿BC斜面向下做匀加速运动,随后运动到AB斜面,此后反复在两斜面间运动若干次,最终静止在B点。
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