题目内容

如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°固定斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力Ft1=1s时撤去拉力,物体运动的部分vt图像如图乙,

试求

   (1)拉力F的平均功率;

   (2)t=4s时物体的速度v

【解析】(1)设力F作用时物体的加速度为a1,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知Fmgsinθμmgcosθma1

撤去力后,由牛顿第二定律有

mgsinθμmgcosθma2             

根据图像可知:a1=20m/s2a2=10m/s2

t1=1s时物体的速度:v1a1t1                              

拉力F的平均功率为PFv1/2

解得P=300W                                                      

(2)设撤去力后物体运动到最高点时间为t2

v1a2t2  ,解得t2=2s                                          

则物体沿着斜面下滑的时间为t3tt1t2=1s

设下滑加速度为a3,由牛顿第二定律

mgsinθμmgcosθma3                                         

t=4s时速度va3t3=2m/s ,沿着斜面向下          

【点评】运用牛顿第二定律能解决两类问题,已知受力情况求解运动情况;已知运动情况求受力情况。它们通过加速度与合外力建立起联系。其中,通过运动图像能得出物体的加速度或合外力,为解决这类问题提供切入口。

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