题目内容

4.如图,足够长的固定斜面倾角θ=37°.一个物体以v0=4m/s的初速度从斜面A
点处沿斜面向上运动.物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.25(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)物体沿斜面上滑时的加速度;
(2)物体沿斜面上滑的最大距离;
(3)物体从最高点返回到A点时的速度大小.

分析 (1)对物体受力分析,根据牛顿第二定律可求得物体的加速度;
(2)由题意可知,物体到达最高点的速度为零;根据速度和位移关系可求得物体上滑的位移;
(3)对下滑过程由牛顿第二定律可求得下滑的加速度,再由速度和位移公式可求得返回的速度.

解答 解:
(1)沿斜面向上运动时,由牛顿第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=ma1
a1=gsinθ+μgcosθ=10×0.6+0.25×10×0.8=8 m/s2          
 方向沿斜面向下
(2)物体沿斜面匀减速上滑到速度为零
由${v_0}^2=2{a_1}x$          
解得x=$\frac{16}{2×8}$=1m      
(3)物体沿斜面返回下滑时mgsinθ-μmgcosθ=ma2
解得:a2=4 m/s2
由v2=2a2x
解得$v=2\sqrt{2}m/s$
答:(1)物体沿斜面上滑时的加速度为8m/s2,方向沿斜面向下;
(2)物体沿斜面上滑的最大距离为1m;
(3)物体从最高点返回到A点时的速度大小2$\sqrt{2}$m/s.

点评 本题考查牛顿第二定律及运动学公式的应用,要注意明确受力分析及运动过程分析的重要性,明确上滑和下滑过程的加速度大小不同.

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