题目内容
【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。
【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
)
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