题目内容

如图所示,质量m=2 kg的物体静止于水平地面的A处,A、B间距L=20 m.用大小为30 N,沿水平方向的外力拉此物体,经t0=2 s拉至B处.(已知cos37°=0.8,sin37°=0.6.取g=10 m/s2)

(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;

(2)用大小为30 N,与水平方向成37°的力斜向上拉此物体,使物体从A处由静止开始运动并能到达B处,求该力作用的最短时间t.(计算结果保留一位有效数字)

解析:(1)物体做匀加速运动,则L=a0t   解得a0==10 m/s2  ——2分

由牛顿第二定律,有F-f=ma0   由f=μFN=μmg,             ——1分

μ==0.5                                                 ——1分

(2)设F作用的最短时间为t,小车先以大小为a的加速度匀加速t,撤去外力后,以大小为a′的加速度匀减速t′到达B处,速度恰为0,由牛顿第二定律,有

Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma                               ——1分

解得a=-μg=11.5 m/s2                 ——1分

a′==μg=5 m/s2                                                                 ——1分

由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度,因此有

at=a′t′                                                      ——1分

∴t′=t=t=2.3 t

L=at2+a′t′2  ∴ t===1 s  ——2分

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