题目内容

2.如图所示,在水平地面上固定一倾角θ=37℃、表面粗糙的斜面体,物体A以v1=8m/s的初速度沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有一物体B以初速度v2=3m/s水平抛出,如果当A上滑到高点时,B恰好经过最短位移且击中物体A.(A、B均可看作质点,sin37℃=0.6,cos37℃=0.8,g取10m/s2)求:
(1)物体A上滑到最高点所用的时间t.
(2)斜面体的滑动摩擦因数μ.
(3)物体A、B间初始位置的高度差h.

分析 (1)B恰好经过最短位移且击中物体A,说明B的位移与斜面垂直,根据平抛运动分位移公式求解时间t.
(2)由匀变速直线运动的速度公式求出A的加速度,再对物体A进行受力分析,根据牛顿第二定律可以求得滑动摩擦因数μ.
(3)物体A、B间初始位置的高度差等于A上升的高度和B下降的高度的和,A上升的高度可以由A的运动求出,B下降的高度就是自由落体的竖直位移.

解答 解:(1)设B击中A时,水平位移大小为x,竖直位移大小为y.
当B恰好经过最短位移且击中物体A,有 tanθ=$\frac{x}{y}$
又 x=v2t
竖直方向:y=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$.
联立解得 t=0.8s
(2)A沿斜面向上做匀减速运动,加速度大小为 a=$\frac{{v}_{1}}{t}$=$\frac{8}{0.8}$=10m/s2.
根据牛顿第二定律得 mgsinθ+μmgcosθ=ma
解得 μ=0.5
(3)平抛运动的下落高度 y=$\frac{1}{2}$gt2=$\frac{1}{2}$×10×0.82=3.2m,A、B两点的高度差 h=y+v2t•tanθ=5m.
答:
(1)物体A上滑到最高点所用的时间t是0.8s.
(2)斜面体的滑动摩擦因数μ是0.5.
(3)物体A、B间初始位置的高度差h是5m.

点评 解决本题时要抓住隐含的条件,如AB运动的时间相等,知道A做的是匀变速直线运动,B是平抛运动,根据各自的运动规律和它们之间的关系研究.

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