题目内容
11.(1)小物块和斜面之间的动摩擦因数;
(2)若在小物块到达最高点后在下滑过程中加水平恒力F作用在物块上,使物体在返回出发点时的速度大小与初速度大小相同,求F大小与物体重力大小的比值.
分析 (1)根据牛顿第二定律分别求出物块上滑和下滑的加速度大小表达式,抓住上滑和下滑的位移大小相等,结合速度的关系求出加速度的大小关系,从而得出物块和斜面间的动摩擦因数.
(2)根据牛顿第二定律得出下滑的加速度,抓住上滑和下滑的加速度相等,求出F大小与物体重力大小的比值.
解答 解:(1)物块上滑过程中,根据牛顿第二定律有:${a}_{1}=\frac{mgsinθ+μmgcosθ}{m}=gsinθ+μgcosθ$,![]()
下滑过程中,根据牛顿第二定律有:${a}_{2}=\frac{mgsinθ-μmgcosθ}{m}=gsinθ-μgcosθ$,
上滑和下滑过程中的位移大小相等,有:$\frac{{{v}_{0}}^{2}}{2{a}_{1}}=\frac{{v}^{2}}{2{a}_{2}}$,
由v0=2v,可得a1:a2=4:1,
代入加速度的表达式解得μ=0.45.
(2)若在下滑过程中加一水平力,受力如图所示,
有:FN+Fsinθ-mgcosθ=0,
mgsinθ+Fcosθ-μFN=ma3,
若返回A点的速度大小与初速度大小相等,有:a3=a1,
代入得$\frac{F}{mg}=\frac{72}{107}=0.67$.
答:(1)小物块和斜面之间的动摩擦因数为0.45;
(2)F大小与物体重力大小的比值为0.67.
点评 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合运用,关键能够正确地画出受力分析图,通过速度关系得出加速度的关系是关键.
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