题目内容

【题目】在光滑的水平面上,一滑块的质量m=2kg,在水平面上受水平方向上恒定的外力F=4N(方向未知)作用下运动,如图所示给出了滑块在水平面上运动的一段轨迹,滑块过PQ两点时速度大小均为v=5m/s。滑块在P点的速度方向与PQ连线夹角α=37°,sin37°=0.6,则(  )

A.水平恒力F的方向与PQ连线成53°夹角

B.滑块从P到Q的时间为3s

C.滑块从P到Q的过程中速度最小值为4m/s

D.PQ两点连线的距离为12m

【答案】BCD

【解析】

A.设水平恒力F的方向与PQ连线夹角为β,滑块过P、Q两点时的速度大小相等,根据动能定理得

FxPQcosβ=△Ek=0

得β=90°,即水平恒力F与PQ连线垂直且指向轨迹的凹侧,故A错误;
B.把P点的速度分解在沿水平力F和垂直水平力F两个方向上,沿水平力F方向上滑块先做匀减速后做匀加速直线运动,有

当F方向速度为零时,时间为

根据对称性,滑块从P到Q的时间为

t'=2t=3s

故B正确;

C.当F方向速度为零时,只有垂直F方向的速度

v'=vcos37°=4m/s

此时速度方向与F垂直,速度最小,故C正确;

D.垂直F的方向上物块做匀速直线运动,有

xPQ=v't'=12m

故D正确。

故选BCD。

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