题目内容

17.如图所示,倾角为30°的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接.现将一滑块(可视为质点)从斜面上A点由静止释放,最终停在水平面上的C点,已知A点距水平面的高度h=0.8m,B点距C点的距离L=2.0m(滑块经过B点时没有能力损失,g=10m/s2),求

(1)滑块在运动过程中的最大速度;
(2)滑块在水平面间的动摩擦因数μ;
(3)滑块从A点释放后,经过实践t=1.0s时速度的大小.

分析 (1)滑块在斜面上时,对其受力分析,受到重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律列式求解出加速度,再根据运动学公式计算末速度;
(2)对减速过程运用牛顿第二定律列式,再运用速度位移公式列式,最后联立方程组求解;
(3)先判断加速时间,再根据速度时间关系公式求解t=1.0s时速度的大小.

解答 解:(1)滑块先在斜面上做匀加速运动,然后在水平面上做匀减速运动,故滑块运动到B点时速度最大为vm,设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1,根据牛顿第二定律,有mgsin30°=ma1
根据运动学公式,有${v_m}^2=2{a_1}\frac{h}{{sin{{30}^o}}}$
解得:vm=4m/s
即滑块在运动过程中的最大速度为4m/s;
(2)滑块在水平面上运动的加速度大小为a2
根据牛顿第二定律,有μmg=ma2
根据运动学公式,有${v_m}^2=2{a_2}L$
解得:μ=0.4
即滑块与水平面间的动摩擦因数μ为0.4;
(3)滑块在斜面上运动的时间为t1
根据t-t1公式,有vm=a1t1,得t1=0.8s
由于t>t1
故滑块已经经过B点,做匀减速运动t-t1=0.2s
设t=1.0s时速度大小为v,根据运动学公式,有v=vm-a2(t-t1)解得:v=3.2m/s
滑块从A点释放后,经过时间t=1.0s时速度的大小为3.2m/s.
答:(1)滑块在运动过程中的最大速度为0.4m/s;
(2)滑块在水平面间的动摩擦因数为0.4;
(3)滑块从A点释放后,经过t=1.0s时速度的大小为3.2m/s.

点评 本题关键先对滑块的加速和减速过程运用牛顿第二定律列式求解,再分别对两个过程运用运动学公式列方程联立求解;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁.

练习册系列答案
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(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度d(已知l>>d),光电门1,2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1、t2.则窄片K通过光电门1的速度表达式v1=$\frac{d}{{t}_{1}^{\;}}$.
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