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)
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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