题目内容

如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°的固定且足够长的斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力Ft1=0.5s时撤去拉力,物体速度与时间(vt)的部分图像如图乙所示。(g=10m/s2 ,sin37°=0.6,cos37°=0.8)问:

(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为多少?

(2)拉力F的大小为多少?

(3)物体沿斜面向上滑行的最大距离s为多少?

解:(1)设物体在力F作用时的加速度为a1,撤去力F后物体的加速度大小为a2

根据图像可知:             ①    (1分)

                                      ②    (1分)

撤去力F 后对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知

mgsinθμmgcosθma2                                                                                                                                      (1分)  

解得:                               ④    (1分)

(2)在力F作用时对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知

Fmgsinθμmgcosθma1                                                  ⑤    (1分)

F=m(a1+gsinθ+μgcosθ)=1×(20+10×0.6+0.5×10×0.8)N=30N   ⑥    (1分)

(3)设撤去力F后物体运动到最高点所花时间为t2,此时物体速度为零,有

0=v1a2t2

得    t2=1s                                                                           ⑦    (2分)

向上滑行的最大距离:

         ⑧    (2分)

【得出⑦式后,也可根据v-t图像中图线所围面积求得向上滑行的最大距离:

s=                          ⑧    (2分) 】

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