Question

【题目】如图，一质量m=2kg的滑块套在与水平面成θ=37°的细直杆上，直杆固定不动。现对滑块施加竖直向上的恒力F，从某时刻起滑块由静止开始运动，经过t=2s的时间，滑块通过的位移s=1m（g取 10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）：

(1)计算滑块运动的加速度大小；

(2)若 F=15N，计算滑块与细杆间的动摩擦因数；

(3)若以滑块初始位置为零势能面，计算运动 2s 后滑块具有的重力势能；

(4)若将重力场与电场类比，写出地球表面附近某点“重力势φG”的定义及定义式，并指明其单位。

Answer 1

【答案】(1)；(2)0.5；(3)12J或 -12J；(4)；单位为（或）

【解析】

(1)滑块静止释放后，做匀加速直线运动。由可得

(2)因为F=15N<mg，所以滑块沿斜面向下运动，其受力如图所示。

由牛顿第二定律得

因此

解得

(3) 若，则滑块沿沿斜面向上运动，

若，则滑块沿斜面向下运动，

(4)类比电场，可将地球表面附近某点“重力势”定义为：物体在重力场中某点的重力势能与其质量的比值，叫做该点的“重力势”。

若用表示“重力势”、表示重力势能、m表示质量，则表达式为

单位为（或）