题目内容

7.如图所示,物体从光滑斜面上的A点由静止开始下滑,经过B点后进入水平面(设经过B点前后速度大小不变),最后停在C点.每隔0.2秒钟通过速度传感器测量物体的瞬时速度大小,下表给出了部分测量数据.(重力加速度g=10m/s2)求:
t ( s )0.00.20.4…1.21.4…
v( m/s )0.01.02.0…1.10.7…
(1)斜面的倾角α
(2)t=0.6s 时物体的瞬时速度 v
(3)物体运动的总路程.

分析 (1)根据表格中的数据,结合速度时间公式求出在斜面上的加速度,根据牛顿第二定律求出斜面的倾角.
(2)根据速度时间公式求出在水平面上的加速度,结合速度时间公式,抓住1.2s时的速度求出在斜面上的运动时间以及到达斜面底端的速度,根据速度时间公式求出0.6s时的速度大小.
(3)根据速度位移公式分别求出在斜面上的路程和水平面上的路程,从而得出物体运动的总路程.

解答 解:(1)由表格中的数据可知,物体做匀加速直线运动的加速度为:
${a}_{1}=\frac{△v}{△t}=\frac{2}{0.4}m/{s}^{2}=5m/{s}^{2}$,
根据牛顿第二定律得加速度为:
${a}_{1}=\frac{mgsinα}{m}=gsinα$,
解得斜面的倾角为:α=30°.
(2)由表格中第4、5两组数据可知,物体在水平面上做匀减速直线运动,由后两组数据可知,
物体在水平面上的加速度为:${a}_{2}=\frac{△v}{△t}=\frac{0.7-1.1}{1.4-1.2}m/{s}^{2}$=-2m/s2,
研究物体由t=0到t=1.2s过程,设物体在斜面上的运动时间为t,则有:
v=a1t,v1.2=v+a2(1.2-t),
代入数据解得:t=0.5s,v=2.5m/s.
物体在斜面上下滑的时间为:$t′=\frac{v}{{a}_{1}}=\frac{2.5}{5}s=0.5s$,
则t=0.6s时物体在水平面上运动,速度为:v′=v+a2(0.6-t)=2.5-2×0.1m/s=2.3m/s.
(3)物体在斜面上运动的路程为:${s}_{1}=\frac{{v}^{2}}{2{a}_{1}}=\frac{2.{5}^{2}}{2×5}m=0.625m$,
物体在水平面上运动的路程为:${s}_{2}=\frac{0-{v}^{2}}{2{a}_{2}}=\frac{-2.{5}^{2}}{-4}m$=1.5625m,
则物体运动的总路程为:s=s1+s2=0.625+1.5625m=2.1875m.
答:(1)斜面的倾角α为30°.
(2)t=0.6s 时物体的瞬时速度为2.3m/s.
(3)物体运动的总路程为2.1875m.

点评 本题考查了匀变速直线运动速度时间公式、速度位移公式的基本运用,结合速度时间公式求出物体在斜面上的运动时间是解决本题的关键.

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