题目内容

19.如图所示,斜面AB倾角θ=30°,底端A点与斜面上B点相距s=10m,甲、乙两物体大小不计,与斜面间的动摩擦因数为μ=$\frac{\sqrt{3}}{2}$,某时刻甲从A点沿斜面以v1=10m/s的初速度滑向B,同时乙物体从B点以v2=7.25m/s的初速度滑向A,取重力加速度g=10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求:
(1)甲物体沿斜面上滑的加速度大小;
(2)甲、乙两物体经多长时间相遇.

分析 (1)对甲进行受力分析,根据牛顿第二定律求出滑块上滑的加速度;
(2)结合速度时间公式求出速度减为零的时间,求出上滑的最大位移,根据牛顿第二定律求出乙下滑的加速度,根据位移公式求出下滑的位移,从而得出AB两点间的距离;然后再结合几何关系和运动学的公式即可求出相遇的时间.

解答 解:(1)滑块甲沿斜面向上运动时,加速度大小为a1:
ma1=mg(sin 30°+μcos 30°)
所以:a1=10×(0.5+$\frac{\sqrt{3}}{2}×\frac{\sqrt{3}}{2}$)=12.5 m/s2,
(2)设滑块乙沿斜面向下运动时,加速度大小为a2:
ma2=mg(sin 30°-μcos 30°)
代入数据得:a2=-2.5 m/s2,
滑块甲经t1=$\frac{{v}_{1}}{{a}_{1}}=\frac{10}{12.5}=0.8$ s速度即减为零.
此过程中向上的位移:${x}_{1}={v}_{1}{t}_{1}-\frac{1}{2}{a}_{1}{t}_{1}^{2}=10×0.8-\frac{1}{2}×10×{0.8}^{2}=4$m
物块乙下滑时的位移大小为:x2=s-x1=10-4=6m
乙的位移:${x}_{2}={v}_{2}{t}_{2}-\frac{1}{2}{a}_{2}{t}_{2}^{2}$
代入数据得:t2=1s>0.8s
所以甲、乙两物体经多长时间相遇的时间是1s.
答:(1)甲物体沿斜面上滑的加速度大小是12.5m/s2;
(2)甲、乙两物体经1s时间相遇.

点评 解决本题的关键理清物体在整个过程中的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.

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