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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13.测量电阻丝的电阻率ρ,电阻丝的电阻约为20Ω.先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点P的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有:
电池组E(电动势为3.0V,内阻约1Ω);
电流表A1(量程0~100mA,内阻约5Ω);
电流表A2(量程0~0.6A,内阻约0.2Ω);
电阻箱R(0~999.9Ω);
开关、导线若干.
实验操作步骤如下:
A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径;
B.根据所提供的实验器材,设计并连接好如图甲所示的实验电路;
C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大,闭合开关;
D.将金属夹夹在电阻丝上某位置,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L;
E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次的R和L数据.
F.断开开关.

①如图乙,用螺旋测微器测量电阻丝直径为d=0.730 mm;
②电流表应选择A1(选填“A1”或“A2”);
③用记录的多组R和L的数据,绘出了如图丙所示图线,截距分别为R0和L0,再结合测出的电阻丝直径d,写出电阻丝的电阻率表达式 ρ=$\frac{π{d}^{2}{R}_{0}}{4{L}_{0}}$(用给定的字母表示).

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