题目内容

14.如图甲所示,质量m=1kg的物体置于倾角θ=37°的固定粗糙斜面上,t=0时对物体施加平行斜面向上的拉力F,t=1s时撤去拉力F,物体运动的部分v-t图如图乙所示.已知斜面足够长,g取10m/s2,下列说法正确的是(  )
A.拉力F的大小为20NB.t=1s时物体的机械能最大
C.物体与斜面间的动摩擦因数为0.4D.t=4s时物体的速度大小为10m/s

分析 根据图象可以求出匀加速直线运动和匀减速直线运动的加速度大小,根据牛顿第二定律列出匀加速运动和匀减速运动的动力学方程:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1,mgsinθ+μmgcosθ=ma2,联立两方程求出拉力的大小和动摩擦因数.将速度图象延长到v=0,得到物体运动到最高点的时刻.根据拉力做功情况,判断物体的机械能何时最大.

解答 解:AC、根据v-t图象的斜率等于加速度,则得物体匀加速直线运动的加速度:a1=20 m/s2
根据牛顿第二定律得:F-mgsin37°-μmgcos37°=ma1       
撤去力F后,物体做匀减速直线运动的加速度大小:a2=10 m/s2
根据牛顿第二定律得:mgsin37°+μmgcos37°=ma2                              
由以上各式解得:F=30N,μ=0.5,故AC错误.
B、在0-1s内拉力与摩擦力做的总功是正功,物体的机械能增大.1-2s内,摩擦力对物体做负功,机械能减小,则t=1s时物体的机械能最大.故B正确.
D、将速度图象延长到4s时,速度大小为10m/s,由于t=3s后摩擦力方向改变了,合力减小了,故速度一定不等于10m/s,故D错误;
故选:B

点评 解决本题的关键会运用牛顿第二定律列出动力学方程,要知道功能关系:除重力以外的力做功等于物体机械能的变化.

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