题目内容

如图所示,质量m=1kg的小物体从倾角θ=37°的光滑斜面上A点静止开始下滑,经过B点后进入粗糙水平面(经过B点时速度大小不变而方向变为水平)。AB=3m。试求:

1)小物体从A点开始运动到停止的时间t=2.2s,则小物体与地面间的动摩擦因数μ多大?

2)若在小物体上始终施加一个水平向左的恒力F,发现当F=F0时,小物体恰能从A点静止出发,沿ABC到达水平面上的C点停止,BC=7.6m。求F0的大小。

3)某同学根据2)问的结果,得到如下判断:“当FF0时,小物体一定能从A点静止出发,沿ABC到达C点。”这一观点是否有疏漏,若有,请对F的范围予以补充。

(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)μ=0.5;(2)F0=2N;(3)见解析


解析:

1)物体在斜面上的加速度a1=gsinθ=6m/s2……1分

物体在斜面上运动中,得t1=1s,vB=a1t1=6m/s……1分

物体在水平面上的加速度a2=μg……1分,t2=2.2- t1=1.2s

vB=a2t2,得μ=0.5……1分

2)对A到C列动能定理式,其中h为斜面高度,L为斜面水平宽度

mgh+F0BC+L)-μmg BC =0……3分

F0=2N……1分

(本小题也可以分段列式,或用牛顿定律求解,请各学校自己决定评分标准)

3)有疏漏,F太大物体会离开斜面,而不能沿ABC运动。……2分

临界状态为物体沿斜面运动但与斜面没有弹力,此时F=mg/tanθ=16.7N……2分

得16.7≥FF0

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