题目内容

【题目】如图所示,在倾角θ=37°的固定斜面上放置一质量M=1kg、长度L=0.75m的薄平板AB.平板的上表面光滑,其下端B与斜面底端C的距离为4m.在平板的上端A处放一质量m=0.6kg的滑块,开始时使平板和滑块都静止,之后将它们无初速释放.设平板与斜面间、滑块与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,通过计算判断无初速释放后薄平板是否立即开始运动,并求出滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差△t.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2

【答案】解:①对薄板,由于Mgsin37°<(M+m)gcos37°,
故滑块在薄板上滑动时,薄板静止不动
②对滑块:在薄板上滑行时加速度为:
a1=gsin37°=6m/s2
到达B点时速度为:

滑块由B至C时的加速度为:
a2=gsin37°﹣gcos37°=2m/s2
设滑块由B至C所用时间为t,则有:

代入数据解得:t=1s
对薄板,滑块滑离后才开始运动,加速度为:
a=gsin37°﹣gcos37°=2m/s2
滑至C端所用时间为t',则有:
代入数据解得:t′=2s
滑块与平板下端B到达斜面底端C的时间差为:△t=t′﹣t=1s
【解析】分别研究滑块与平板的运动情况:开始时,由于Mgsin37°<μ(M+m)gcos37°,滑块在平板上滑动时,平板静止不动.根据牛顿第二定律求出滑块的加速度,由位移﹣速度关系式求出滑块到达B点时的速度.滑块离开平板后,根据牛顿第二定律求出滑块沿斜面下滑的加速度,由位移公式求解滑块由B至C所用时间.滑块滑离后平板才开始运动,根据牛顿第二定律求出平板沿斜面下滑的加速度,由位移公式求解滑块由B至C所用时间.再求解时间差.
【考点精析】利用匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系对题目进行判断即可得到答案,需要熟知速度公式: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.

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