题目内容
【题目】如图甲所示,倾角=37的粗糙斜面固定在水平面上,斜面足够长。一根轻弹簧一端固定在斜面的底端,另一端与质量m=1.0 kg的小滑块(可视为质点)接触,滑块与弹簧不相连,弹簧处于压缩状态。当t=0时释放滑块,在0~0.24 s时间内,滑块的加速度a随时间t变化的关系如图乙所示。已知弹簧的劲度系数k=2.0102 N/m,当t=0.14 s时,滑块的速度v1=2.0 m/s。g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)斜面对滑块的摩擦力Ff的大小;
(2)t=0.14 s时滑块与出发点间的距离d;
(3)在0~0.44 s时间内,滑块运动的位移x。
【答案】(1)Ff=4.0 N;(2)d=0.20 m;(3)x=0.39 m
【解析】
(1)滑块与弹簧分离后有:mgsin+Ff=ma1,其中a1=10m/s2
解得斜面对滑块的摩擦力Ff=4.0 N。
(2)当t1=0.14 s时,弹簧恰好恢复原长,则在t=0时有:kd-mgsin-Ff=ma,a=30m/s2
解得滑块与出发点间的距离d=0.20 m。
(3)设从t1=0.14 s时开始,经时间Δt1速度减为零
Δt1==0.20 s
在Δt1时间内滑块上升的位移x1==0.20 m
即滑块在t2=0.34 s时速度减为零,此后滑块将反向做匀加速直线运动
a2==2.0 m/s2
在t2=0.34s到t3=0.44s内滑块的位移x2=a2(t3-t2)2=0.01 m
所以在0~0.44 s时间内,滑块运动的位移
x=d+x1-x2=0.39m
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