Question

如甲图所示，长为4m的水平轨道AB与倾角为37°的足够长斜面BC在B处连接，有一质量为2kg的滑块，从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F按乙图所示规律变化，滑块与AB和BC间的动摩擦因数均为0.25，重力加速度g取l0m/s²．求：
（1）滑块第一次到达B处时的速度大小；
（2）不计滑块在B处的速率变化，滑块到达B点时撤去力F，滑块冲上斜面，滑块最终静止的位置与B点的距离．（sin37°=0.6）

Answer 1

【答案】分析：运用动能定理研究A至B，求解B的速度．
要注意A至B过程中力是变化的．
运用动能定理研究B点到上滑的最大距离处，求出最大距离，再研究从最高点滑回水平面进行求解．
解答：解：（1）由图得：0～2m：F₁=20N△X₁=2m；                     
2～3m：F₂=0，△X₂=1m；                                             
3～4m：F₃=10N，△X₃=1m                                             
A至B由动能定理：F₁?△X₁-F₃?△X₃-μmg（△X₁+△X₂+△X₃）=mv_B²
解得v_B=m/s       
（2）因为mgsin37°＞μmgcos37°              
设滑块由B点上滑的最大距离为L，
由动能定理-μmgLcos37°-mgLin37°=0-mv_B²
    解得：L=m                                                    
从最高点滑回水平面，设停止在与B点相距S处，
mgLin37°-μmgLcos37°-μmgs=0-0
 解得：S=1m．
答：（1）滑块第一次到达B处时的速度大小为m/s；
（2）滑块冲上斜面，滑块最终静止的位置与B点的距离为1 m．
点评：了解研究对象的运动过程是解决问题的前提，根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题．
一个题目可能需要选择不同的过程多次运用动能定理研究．