题目内容

【题目】如图所示,水平平台ab长为20m,平台b端与长度未知的特殊材料制成的斜面bc连接,斜面倾角为30°.在平台b端放上质量为5kg的物块,并给物块施加与水平方向成37°角的50N推力后,物块由静止开始运动.己知物块与平台间的动摩擦因数为0.4,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,求:(第(2)、(3)两问结果保留三位有效数字)

(1)物块由a运动到b所用的时间;

(2)若物块从a端运动到P点时撤掉推力,则物块刚好能从斜面b端开始下滑,则间aP的距离为多少?(物块在b端无能量损失)

(3)若物块与斜面间的动摩擦因数μbc=0.277+0.03Lb,式中Lb为物块在斜面上所处的位置离b端的距离,在(2)中的情况下,物块沿斜面滑到什么位置时速度最大?

【答案】(1)5s(2)14.3m(3)若斜面长度L>10m,则Lb=10m时速度最大;若斜面长度L≤10m,则斜面最低点速度最大

【解析】试题分析:(1)根据牛顿运动定律求解加速度,根据位移时间关系知时间;

(2)根据位移速度关系列方程求解;

(3)物体沿斜面下滑的速度最大时,须加速度为0,根据受力分析列方程,结合物块与斜面间的动摩擦因数μbc=0.277+0.03Lb知斜面长度的临界值,从而讨论最大速度.

解:(1)受力分析知物体的加速度为

a1===1.6m/s2

x=a1t2

解得a到b的时间为t==5s

(2)物体从a到p:=2a1x1

物块由P到b:=2a2x2

a2=μg

x=x1+x2

解得ap距离为x1=14.3m

(3)物体沿斜面下滑的速度最大时,须加速度为0,

即a==0

μbc=0.277+0.03Lb,

联立解得Lb=10m

因此如斜面长度L>10m,则Lb=10m时速度最大;

若斜面长度L≤10m,则斜面最低点速度最大.

答:(1)物块由a运动到b所用的时间为5s;

(2)若物块从a端运动到P点时撤掉推力,则物块刚好能从斜面b端开始下滑,则间aP的距离为14.3m;

(3)斜面长度L>10m,则Lb=10m时速度最大;若斜面长度L≤10m,则斜面最低点速度最大.

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