题目内容

某电视台玩推箱子的游戏。模型简化如图所示,在动摩擦因素μ=0.2的水平面AB上,某人用水平恒力F推动质量为m=1kg的物体从A点由静止开始作匀加速直线运动,物体到达B点时撤去F,接着又冲上光滑斜面(设经过B点前后速度大小不变),最高能到达C点。用速度传感器测量物体的瞬时速度,并在表格中记录了部分测量数据。求:(g取10m/s2

t/s

0.0

0.2

0.4

2.2

2.4

2.6

v/m•s-1

0.0

0.4

0.8

3.0

2.0

1.0

 

(1)恒力F 的大小;

(2)在答题纸的坐标上标出记录的数据点,并作v-t图;

(3)求出物体到达交界面上B点时的速度和时间;

(4)若撤去推力F,在A处给物体一个水平向左的初速度v0,恰能使物体运动到C点,求此初速度v0的大小。

 

【答案】

(1)F=ma1+mmg=4N(2)略(3)vB=4m/s  t=2s (4)

【解析】(1)物体从 A 到 B 过程中:                       (2分)

所以:F=ma1+mmg=4N                                         (2分)

(2)略

(3)当物体在推力F的作用下在AB间运动时,

设通过AB时间的t,通过B点时的速度为vB

根据表中提供的数据,在0~2.6s时间段内:

当物体在水平面上运动时:                   (2分)

当物体在斜面上运动到2.6s时:

           (2分)

由上述两式可得:vB=4m/s                                        (1分)

t=2s                                                           (1分)

(4)设AB间的位移为x,则:                     (2分)

给物体一个初速度时物体恰能运动到C点,由于斜面光滑,则物体通过B点的速度仍为vB=4m/s,根据动能定理:

                                       (2分)

解得:                                    (2分)

由表格可知减速过程中加速度大小,再由牛顿第二定律可求得F大小,同理由表格可判断出匀速的速度和2.6s时刻的速度大小,由运动学公式可求得B点瞬时速度大小,可求得AB间距离,在AB间应用动能定理可求得初速度大小

 

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