题目内容
6.(1)物块在F力作用下从斜面底端运动到顶端所需的时间;
(2)若要在F力作用下保证物块可以从斜面底端运动到顶端,则该力作用的最短时间是多少?
分析 (1)物体匀速下滑时根据平衡条件求解动摩擦因数;物体沿斜面上升时,根据牛顿第二定律求解加速度大小,再根据位移时间关系求解时间;
(2)当物体到达顶端速度恰好为零时,F的作用时间最短,根据牛顿第二定律求出撤去拉力后物体的加速度,再根据位移关系求解时间.
解答 解:(1)物体匀速下滑时,受力如下图所示:![]()
根据平衡条件得:
mgsin37°=f1
N=mgcos37°
又 f1=μN
所以μ=tan37°=0.75;
物体沿斜面上升,受力如图所示:![]()
则有Fcos37°-μ(Fsin37°+mgcos37°)-mgsin37°=ma
解得:a=5.5m/s2;
由位移公式L=$\frac{1}{2}$at2可得:t=$\sqrt{\frac{2L}{a}}$=$\sqrt{\frac{2×11}{5.5}}s$=2s;
(2)当物体到达顶端速度恰好为零时,F的作用时间最短;
撤去拉力时的速度为v=at,
撤去拉力后,物体的加速度a2=gsinθ+μgcosθ=12m/s2;
设F作用时间为t′,则有:$\frac{1}{2}$at′2+$\frac{{(at′)}^{2}}{2{a}_{2}}$=11
解得:t′=$4\sqrt{\frac{6}{35}}s$≈1.66s;
答:(1)物块在F力作用下从斜面底端运动到顶端所需的时间2s;
(2)该力作用的最短时间是1.66s.
点评 对于牛顿第二定律的综合应用问题,关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;知道加速度是联系静力学和运动学的桥梁.
练习册系列答案
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16.
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11.
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