题目内容

【题目】如图所示,一个滑块质量为2kg,从斜面上A点由静止下滑,经过BC平面又冲上另一斜面到达最高点D.已知AB=100cm,CD=60cm,∠α=30°,∠β=37°,(g取10m/s2)试求:

(1)滑块在A和D点所具有的重力势能分别是多少?(以BC面为零势面)
(2)若AB、CD均光滑,而只有BC面粗糙,BC=28cm且BC面上各处粗糙程度相同,则滑块最终停在BC面上什么位置?

【答案】
(1)解:以BC面为零势面,滑块在A和D点所具有的重力势能分别是:

EPA=mghA=mgsABsinα=2×10×1×sin30°J=10J; EPD=mghD=mgsCDsinα=2×10×0.6×sin37°J=7.2J

答:滑块在A和D点所具有的重力势能分别是10J和7.2J


(2)解:滑块从A到D过程,由动能定理得:mg(hA﹣hD)﹣μmgsBC=0

解得 μ=0.5

设从开始滑动到最终停止,滑块在BC面上滑行的总路程为S,对整个过程,由动能定理得:

mghA﹣μmgS=0

得S= = cm=100cm

= =3

所以滑块最终停在BC面上距C端16cm处

答:滑块最终停在BC面上距C端16cm或距B端12cm


【解析】(1)重力势能EP=mgh,h是物体相对于零势能面的高度.(2)滑块每次经过BC面时,由于克服摩擦力做功,机械能减小,对整个过程,运用动能定理列式,求出滑块在BC面上滑行的总路程,即可求得滑块最终停在BC面上什么位置.
【考点精析】解答此题的关键在于理解动能定理的综合应用的相关知识,掌握应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷.

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