题目内容

16.如图(a),所示,一木块放在光滑水平地面上.木块的AB段表面水平且粗糙,与水平面夹角为37°的表面BC光滑.木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器,当力传感器受压时示数为正值,被拉时示数为负值.t=0时,一个可视为质点的滑块从c点由静止开始下滑,到A点离开木块,不计在B处因碰撞造成的能量损失.在运动过程中,传感器记录到的力和时间的关系如图(b)所示.求:

(1)木块滑到斜面底端B点的速度大小;
(2)滑块的质量及滑块与木块间的动摩擦因数.

分析 (1)根据牛顿第二定律求出物体在BC段的加速度,结合运动的时间,根据速度时间公式求出木块滑到斜面底端B的速度大小.
(2)对压力进行分解,结合传感器的示数求出物体的质量,根据在水平面上所受的摩擦力,求出动摩擦因数.

解答 解:(1)分析滑块受力,

由牛顿第二定律得:
得BC段加速度为:a1=gsinθ=6m/s2
通过图象可知滑块在斜面上运动时间为:t1=1s,
则木块滑动斜面底端B点的速度vB=a1t1=6×1m/s=6m/s.
(2)滑块对斜面的压力为:N1′=mgcosθ
木板对传感器的压力为:F1=N1′sinθ
由图象可知:F1=12N
代入数据解得:m=2.5kg
由图象可知物体在水平面上受到的摩擦力f1=5N,
则动摩擦因数$μ=\frac{{f}_{1}}{mg}=\frac{5}{25}=0.2$.
答:(1)木块滑到斜面底端B点的速度大小为6m/s.
(2)滑块的质量为2.5kg,滑块与木块间的动摩擦因数为0.2.

点评 本题要读懂F-t图象,分析滑块的受力情况和运动情况,关键要抓住木板对传感器的压力与滑块对斜面BC压力的关系.

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