题目内容
如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°的固定斜面上(斜面足够长),对物体施加平行于斜面向上的恒力F,作用时间t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v—t图像如图乙所示,取g=10m/s2,试求:
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(1)拉力F的大小和斜面的动摩擦因数;
(2)t=4s时物体的速度v.
(1)30N(2)2m/s
解析:(1)设力F作用时物体的加速度为a1,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知 F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1 ( 2分)
撤去力后,由牛顿第二定律有
mgsinθ+μmgcosθ=ma2 ( 2分)
根据图像可知:a1=20m/s2,a2=10m/s2 ( 1分)
解得:μ=0.5 ( 1分)
拉力F=30N ( 1分)
(2)设撤去力后物体运动到最高点时间为t2,
v1=a2t2 ,解得t2=2s (1分)
则物体沿着斜面下滑的时间为t3=t-t1-t2=1s
设下滑加速度为a3,由牛顿第二定律可得:
mgsinθ-μmgcosθ=ma3 a3=2m/s2 (2分)
t=4s时速度v=a3t3=2m/s ,方向沿斜面向下 ( 2分)
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