题目内容
2.如图甲所示,水平面上固定一直角斜面,一质量为2kg、可看作质点的物块在沿斜面AB 向上的外力F作用下从A点由静止出发,沿斜面AB向上运动,到最高点B(有一小段光滑圆弧)时撤去外力,物块沿BC面下滑,最后静止于水平面上的D点(物块在C处无能量损失),已知斜面AB光滑,斜面BC及水平面粗糙,物块与粗糙面间的动摩擦因数均为μ,物块整个运动过程的v-t图象如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,求:(1)动摩擦因数μ的值;
(2)外力F的大小;
(3)斜面BC的长度.
分析 (1)根据图象的斜率等于加速度,求物块在水平面上滑动时的加速度大小,由牛顿第二定律求μ.
(2)根据物块在BC面上做匀速直线运动,由平衡条件求出斜面BC的倾角,得到AB面的倾角.求出物块在AB面上滑的加速度大小.由牛顿第二定律求出F的大小.
(3)根据“面积”求出BC的长度.
解答 解:(1)由图乙得:物块在水平面上滑动时的加速度大小 a2=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{6}{0.8}$=7.5m/s2;
根据牛顿第二定律得:μmg=ma2,得 μ=0.75
(2)设斜面AB的倾角为α,斜面BC的倾角为β.
物块在BC面上做匀速直线运动,则有 mgsinβ=μmgcosβ
解得 β=37°
则α=53°
物块在斜面AB上升的过程加速度 a1=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{4}{0.5}$=8m/s2;
由牛顿第二定律得:F-mgsin53°=ma1;
解得 F=32N
(3)由“面积”表示位移得:斜面AB的长度 x1=$\frac{6×0.75}{2}$m=2.25m
斜面BC的长度 x2=x1tan53°=3m
答:
(1)动摩擦因数μ的值是0.75;
(2)外力F的大小是32N;
(3)斜面BC的长度是3m.
点评 解决本题的关键要读懂图象的物理意义,知道图象的斜率等于加速度,面积表示位移,分段研究,同时要抓住三段过程之间的联系,如位移关系.
练习册系列答案
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17.
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| B. | 人从A点运动到最低点的过程中损失的机械能等于$\frac{1}{4}$mgl | |
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