题目内容

15.如图所示,倾角θ=30°的长斜坡上有C、O、B三点,CO=OB=10m,在O点竖直地固定一长10m的直杆AO.杆顶端A与C点间连有一钢绳,且穿有一钢球(视为质点),将钢球从A点由静止开始沿钢绳顶端下滑到钢绳末端,钢球与钢绳间的动摩擦因素为$\frac{\sqrt{3}}{6}$,求钢球在钢绳上滑行的时间.

分析 由几何知识确定出AC的倾角和位移,由牛顿第二定律求出球的加速度a,由位移公式x=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$求解时间.

解答 解:由几何知识得,AC的倾角为α=30°,位移xAC=10m.
对小球进行受力分析如图,则小球沿AC下滑时的加速度为:ma=gsin30°-μgcos30°
代入数据得:a=2.5m/s2
由xAC=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$得:t=$\sqrt{\frac{2{x}_{AC}}{a}}=\sqrt{\frac{2×10}{2.5}}$s=2$\sqrt{2}$s.
沿AB下滑的小球,加速度为a2=gsin60°=5$\sqrt{3}$m/s2
由xAB=$\frac{1}{2}{{a}_{2}t}_{AB}^{2}$代入数据得:tAB=2$\sqrt{2}$s.
答:钢球在钢绳上滑行的时间是$2\sqrt{2}$s

点评 本题运用牛顿第二定律和运动学公式结合求解匀加速运动的时间,关键要根据几何知识求出AC与AB的倾角和位移.

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