题目内容

【题目】如图所示,质量足够大、截面是直角梯形的物块静置在光滑水平地面上,其两个侧面恰好与两个固定在地面上的压力传感器X、Y相接触。图中AB高H=0.3m,AD长L=0.5m。斜面倾角θ=370。可视为质点的小物块P(图中未画出)质量m=1kg,它与斜面的动摩擦因数μ可以通过更换斜面表面的材料进行调节,调节范围是0≤μ≤1。Sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2

(1)令μ=0,将P由D点静止释放,求P在斜面上的运动时间。

(2)令μ=0.5,在A点给P一个沿斜面上的初速度v0=2m/s,求P落地时的动能。

(3)将压力传感器X、Y接到同一个数据处理器上,已知当X和Y受到物块压力时,分别显示正值和负值。对于不同的μ,每次都在D点给P一个方向沿斜面向下、大小足够大的初速度,以保证它能滑离斜面。求滑行过程中处理器显示的压力F随μ变化的函数关系式,并在坐标系中画出其函数图象。

【答案】(1)(2)(3),图象见解析

【解析】

试题(1)当时.设P沿斜面下滑的加速度为,

由牛顿第二定律得:1分

设P 在斜面上运动的时间为t,由运动学公式得:

1分

代入数据解得:1分

(2)设P沿斜面上滑位移为时速度为0,由动能定理得:

2分

代入数据解得:1分

设P 落地时的动能为Ek,由动能定理得:

代入数据解得:1分

(3)P沿斜面下滑的过程中,物块的受力如图所示,设传感器对物块的压力为F,取向右为正方向,

由平衡条件可得:

F+FNsin-Ffcos=0 2分

其中:FN=mgcos1分

Ff=FN 1分

代入数据解得:1分

其图象如图所示。 … 2 分

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