题目内容

16.如图甲所示,固定在地面上的三角形斜面体,左斜面光滑,右斜面粗糙,倾角如图.物体A放在左斜面底端挡板P处,通过不可伸长的轻质细绳跨过光滑轻质滑轮与物体B相连接,绳绷直时B离斜面底端挡板Q有一段距离.在t=0时刻,无初速度释放B,根据固定在A上的速度传感器得到的数据,绘出物体A在6.5s内沿斜面运动的速度随时间的v-t图象如图乙所示.已知:每次B碰撞挡板Q后均不粘连、不反弹;每次绳子突然绷紧时,A、B的速度大小立即变为绷紧前瞬间A物体速度大小的一半;A的质量m=2kg,B的质量M=2kg,g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)0~6s内,物体B的加速度大小a1;6~6.5s内,物体A的加速度大小a2
(2)B与斜面体间的动摩擦因数μ
(3)无初速度释放B后,B沿斜面上滑的最大距离.

分析 (1)由图示图象根据加速度的定义式求出物体的加速度.
(2)应用牛顿第二定律可以求出B与斜面的动摩擦因数.
(3)格局题意求出B的初速度,应用牛顿第二定律求出B的加速度,然后应用匀变速直线运动的速度位移公式求出最大距离.

解答 解:(1)由图示图象可知,0~6s内,物体B的加速度大小:a1=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{3-0}{6}$=0.5m/s2,
6~6.5s内,物体A的加速度大小:a2=$\frac{△v′}{△t′}$=$\frac{3-0}{6.5-6}$=6m/s2;
(2)0~6s内,对物体A、B组成的系统,由牛顿第二定律得:
Mgsin53°-μMgcos53°-mgsin37°=(M+m)a1,
解得:μ=$\frac{1}{6}$;
(3)A沿斜面下滑,当绳子绷紧前A的速度为3m/s,
由题意可知,绳子绷紧后B的速度为:vB=1.5m/s,
对物体A、B组成的系统,由牛顿第二定律得:
Mgsin53°+μMgcos53°-mgsin37°=(M+m)a,
解得a=1.5m/s2,
B上升的最大距离:s=$\frac{{v}_{B}^{2}}{2a}$=$\frac{1.{5}^{2}}{2×1.5}$=0.75m;
答:(1)0~6s内,物体B的加速度大小a1为0.5m/s2,6~6.5s内,物体A的加速度大小a2为6m/s2.
(2)B与斜面体间的动摩擦因数μ为$\frac{1}{6}$.
(3)无初速度释放B后,B沿斜面上滑的最大距离为0.75m.

点评 本题考查了牛顿第二定律的应用,分析清楚物体运动过程是正确解题的关键,应用加速度定义式、牛顿第二定律与匀变速直线运动的速度位移公式可以解题.

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