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:

(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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