题目内容

6.如图所示,一个倾角θ=37°的粗糙斜面固定在水平地面上,质量相等的两个物体A、B通过轻绳跨过光滑的定滑轮相连,B在A的拉力作用下以2m/s的速度沿斜面底端向上匀速上滑,1.9s后连接A、B的绳子突然断开,B继续向上运动一段时间,当到达斜面顶端时,速度刚好为零,然后又沿着斜面滑下.(g=10m/s2)求:
(])物体与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)物块B从斜面顶端下滑到斜面底端所用时间.

分析 (1)根据共点力平衡求出物块与斜面间的动摩擦因数.
(2)根据牛顿第二定律求出绳断后,B向上匀减速直线运动的加速度大小,结合速度位移公式求出匀减速运动的位移,根据匀速运动的位移得出下滑的位移,根据牛顿第二定律求出下滑的加速度,结合位移时间公式求出物块B从斜面顶端下滑到斜面底端所用时间.

解答 解:(1)开始B向上做匀速直线运动,根据平衡有:
T=mgsin37°+μmgcos37°,
T=mg,
代入数据联立解得:μ=0.5.
(2)B向上匀速滑动的位移为:x1=vt1=2×1.9m=3.8m,
绳断后,B向上匀减速直线运动的加速度大小为:${a}_{1}=\frac{mgsin37°+μmgcos37°}{m}$=gsin37°+μgcos37°=6+0.5×8=10m/s2,
则B向上匀减速直线运动的位移为:${x}_{2}=\frac{{v}^{2}}{2{a}_{1}}=\frac{4}{20}m=0.2m$,
B向下匀加速直线运动的加速度大小为:a2=$\frac{mgsin37°-μmgcos37°}{m}$=gsin37°-μgcos37°=6-4m/s2=2m/s2,
根据${x}_{1}+{x}_{2}=\frac{1}{2}{a}_{2}{{t}_{2}}^{2}$得:
${t}_{2}=\sqrt{\frac{2({x}_{1}+{x}_{2})}{{a}_{2}}}=\sqrt{\frac{2×(3.8+0.2)}{2}}s=2s$.
答:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ为0.5;
(2)物块B从斜面顶端下滑到斜面底端所用时间为2s.

点评 本题考查了共点力平衡、牛顿第二定律和运动学公式的综合运用,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁,注意上滑的加速度大小和下滑的加速度大小不同.

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