题目内容

精英家教网一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30°足够长的斜面，某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图．求：（g=10m/s2）
（1）滑块与斜面间的动摩擦因数μ；
（2）判断滑块最后能否返回斜面底端？若能返回，求出返回斜面底端时的动能Ek；若不能返回，求出滑块停在什么位置．
分析：（1）根据位移时间关系图象得到加速度，然后根据牛顿第二定律列方程求解出动摩擦因素；
（2）比较滑动摩擦力与重力的下滑分力的大小，判断能否下滑；最大位移为出发点与最高点的距离．
解答：解：（1）滑块沿斜面向上时，
由图可知加速度大小为：a1=|
△v
△t
|=9m/s2…①
又因为：mgsin30°+μmgcos30°=ma1…②
联①②式解得：μ=
4
15
3
…③
（2）滑块到达斜面最高点后，
有：mgsin30°-μmgcos30°=ma2…④
代入数据解得：a2=1m/s2，
即：滑块能返回斜面底端．
且有：
v
2
底
=2a2x…⑤
又因为：由图可知滑块向上运动的位移大小为：x=
1
2
vt=4.5m…⑥
联立③④⑤⑥式，代入数据解得：
滑块返回底端时的动能为：Ek=
1
2
m
v
2
底
=2.25J…⑦
答：（1）滑块与斜面间的动摩擦因数μ
4
15
3
；
（2）滑块最后能返回斜面底端返回斜面底端时的动能为2.25J．
点评：本题关键是先结合图象得到运动规律，再结合牛顿第二定律列式判断受力情况，不难．
练习册系列答案
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如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距L=1m，两轨道用R=2Ω的电阻连接，有一质量m=0.5kg的导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上．现用水平拉力F沿水平方向拉动导体杆，则：
（1）若拉力F大小恒为4N，请说明导体杆做何种运动，最终速度为多少；
（2）若拉力F太小恒为4N，且已知从静止开始直到导体棒达到稳定速度所经历的位移为s=10m，求在此过程中电阻R上所生的热；
（3）若拉力F为变力，在其作用下恰使导体棒做加速度为a的匀加速直线运动，请定量描述拉力F随时间的变化关系，并画出拉力F随时间变化的F-t图象．
一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角θ=37°足够长的斜面，已知滑块上滑过程中的v-t图象如图所示．取sin37°=0.6．cos37°=0.8，g=10m/s2，求：
（1）滑块与斜面间的动摩擦因数；
（2）滑块返回斜面底端时的速度大小．
精英家教网光滑的平行金属导轨长L=2m，两导轨间距d=0.5m，轨道平面与水平面的夹角 θ=30°，导轨上端接一阻值为R=0.6Ω的电阻，轨道所在空间有垂直轨道平面向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B=1T，如图所示．有一质量m=0.5kg、电阻r=0.4Ω的金属棒曲，放在导轨最上端，其余部分点阻不计．当棒ab从轨道最上端由静止开始下滑到底端脱离轨道时，电阻R上产生的热量Q1=0.6J，取g=10m/s2，试求：
（1）当棒的速度V=2m/s时．电阻R两端的电压．
（2）棒下滑到轨道最底端时的速度大小．
（3）棒下滑到轨道最底端时的加速度大小．
（2013?南通二模）如图所示，光滑平行的长金属导轨固定在水平面上，相距L=1m，左端连接R=2Ω电阻，一质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体棒MN垂直放置在两平行金属导轨上，彼此电接触良好，导轨的电阻不计．在两导轨间有这样的磁场：0≤x≤0.5m区间，磁场方向竖直向下，磁感应强度B大小随x变化关系是B=0.6sin
πx2xn
(T)，x0=0.5m；0.5m＜x≤1m区间，磁场方向竖直向上，两区域磁感应强度大小关于直线x=0.5m对称．
（1）导体棒在水平向右的拉力F作用下，以速度v0=1m/s匀速穿过磁场区，求此过程中感应电流的最大值Im．
（2）在（1）的情况下，求棒穿过磁场过程中拉力做的功W以及电阻R上产生的热量QR．
（3）若只给棒一个向右的初速度从O点进入磁场并最终穿出磁场区，它经过x=0.75m点时速度v=5m/s，求棒经过该点时的加速度a．

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