题目内容

质量为40kg的雪橇在倾角θ=37°的斜面上向下滑动(如图甲所示),所受的空气阻力与速度成正比.今测得雪橇运动的v-t图象如图乙所示,且AB是曲线的切线,B点坐标为(4,15),CD是曲线的渐近线.试求空气的阻力系数k和雪橇与斜坡间的动摩擦因数μ.
分析:AB是曲线的切线的斜率表示速度为5m/s时的加速度大小,根据牛顿第二定律列出速度是5m/s时、以及加速度为零时的动力学方程.联立两方程求出空气的阻力系数k和雪橇与斜坡间的动摩擦因数μ.
解答:解:由牛顿运动定律得mgsin θ-μFN-kv=ma
   由平衡条件得FN=mgcos θ
  由图象得A点,vA=5 m/s,加速度aA=2.5 m/s2
有:mgsin θ-μFN-kvA=maA.①
最终雪橇匀速运动时最大速度vm=10 m/s,a=0
mgsin θ-μFN-kvm=0②
联立①②,代入数据解得μ=0.125,k=20 kg/s.
答:出空气的阻力系数k为20kg/s,雪橇与斜坡间的动摩擦因数μ为0.125.
点评:本题考查了学生的看图分析图象的能力,能根据图象从中找出有用的信息,结合牛顿第二定律进行求解.
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