题目内容

15.倾角为θ的固定斜面顶端有一滑轮,细线跨过滑轮连接A、B两个质量均为m 的物块.让A物块静止在斜面底端,拉A的细线与斜面平行,B物块悬挂在离地面h高处,如图所示.斜面足够长,物块与斜面间的动摩擦因数为μ,不计其它阻力.释放后B物块下落A物块沿斜面上滑.(已知sinθ=0.6,m=1kg,μ=0.25,h=2m) 求:
(1)B物块落地时A物块的速度V.
(2)A物块沿斜面上滑的总时间.

分析 对整体研究,根据牛顿第二定律求出整体的加速度大小,结合速度位移公式求出B物块落地时A物块的速度.根据速度时间公式求出A匀加速运动的时间,根据牛顿第二定律求出B落地后A匀减速运动的加速度大小,从而结合速度时间公式求出匀减速运动的时间,得出总时间.

解答 解:(1)对整体研究,根据牛顿第二定律得:
a=$\frac{mg-mgsinθ-μmgcosθ}{m}$=g-gsinθ-μgcosθ=10-6-0.25×8m/s2=2m/s2.
根据速度位移公式得,B物块落地时A的速度为:
${v}_{A}=\sqrt{2ah}=\sqrt{2×2×2}m/s=2\sqrt{2}$m/s.
(2)匀加速运动的时间为:
${t}_{1}=\frac{{v}_{A}}{a}=\frac{2\sqrt{2}}{2}s=\sqrt{2}s$,
匀减速运动加速度大小为:
$a′=\frac{mgsinθ+μmgcosθ}{m}$=gsinθ+μgcosθ=6+0.25×8m/s2=8m/s2,
则匀减速运动的时间为:
${t}_{2}=\frac{{v}_{A}}{a′}=\frac{2\sqrt{2}}{8}s=\frac{\sqrt{2}}{4}s$,
总时间为:t=${t}_{1}+{t}_{2}=\sqrt{2}+\frac{\sqrt{2}}{4}s=\frac{5\sqrt{2}}{4}s$.
答:(1)B物块落地时A物块的速度为2$\sqrt{2}m/s$.
(2)A物块沿斜面上滑的总时间为$\frac{5\sqrt{2}}{4}s$.

点评 本题考查了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,掌握整体和隔离法的运用.

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