题目内容

20.物体P放在粗糙水平地面上,劲度系数k=300N/m的轻弹簧左端固定在竖直墙壁上,右端固定在质量为m=1kg的物体P上,弹簧水平,如图所示.开始t=0时弹簧为原长,P从此刻开始受到与地面成θ=37°的拉力F作用而向右做加速度a=1m/s2的匀加速运动,某时刻t=t0时F=10N,弹簧弹力FT=6N,取sin37°=0.6、cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)t=t0时P的速度;
(2)物体与地面间的动摩擦因数μ.

分析 (1)根据胡克定律列式求解位移,根据速度位移公式列式求解初速度;
(2)t=t0时,对球受力分析,根据牛顿第二定律列式求解物体与地面间的动摩擦因数μ;

解答 解:(1)设t=t0时,弹簧伸长量为x,此时物体P的速度为v;
由胡克定律得:FT=kx   …①
由匀变速直线运动规律有:v2=2ax   …②
联立①②代入数据解得:v=0.2m/s.   
(2)物体P所受的摩擦力:Ff=μ(mg-Fsin37°) …③
当t=t0时,由牛顿第二定律得:Fcos37°-FT-Ff=ma  …④
联立③④解得:μ=0.25.
答:(1)t=t0时P的速度为0.2m/s;
(2)物体与地面间的动摩擦因数μ为0.25.

点评 本题是已知运动情况确定受力情况的问题,关键是先根据运动情况确定加速度,然后受力分析后根据牛顿第二定律并结合胡克定律列式分析,难度不大.

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