如图所示,倾角θ=37°的斜面足够长,质量m=1kg的滑块静置在斜面的底端A点,滑块与斜面间的动摩擦因素为μ=0.5.现给滑块一个沿斜面向上v°=10m/s的初速度,同时用水平恒力F向右

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,倾角θ=37°的斜面足够长,质量m=1kg的滑块静置在斜面的底端A点,滑块与斜面间的动摩擦因素为μ=0.5.现给滑块一个沿斜面向上v°=10m/s的初速度,同时用水平恒力F向右推,使滑块做匀加速运动,在2s后撤去推力F,滑块再运动3s时经过B点,已知AB间距x0=49m,(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)刚撤去推力F时滑块的加速度大小;
(2)推力F的大小.

◎ 答案

(1)刚撤去F后,根据牛顿第二定律得,
mgsin37°+μmgcos37°=ma2
代入数据,解得a2=10m/s2
(2)在头2s内,滑块的位移x1>v0t1=10×2m=20m.
后3s内,若始终向上减速运动,则x2
1
2
a2t22=
1
2
×10×32m=45m

则x1+x2=65m>49m,故后3s内滑块必定已经沿斜面向上运动到最高点后返回向下运动一段时间.
Fcos37°-mgsin37°-μ(mgcos37°+Fsin37°)=ma1
解得a1=0.5F-10.
x1=v0t1+
1
2
a1t12

得x1=20+2a1
v1=v0+a1t1
得,v1=10+2a1
x2=
v12
2a2
,将v1=10+2a1代入
解得x2=
(10+2a1)2
20

t2=
v1
a2
,将v1=10+2a1a2=10m/s2代入,
t2=
10+2a1
10

根据牛顿第二定律得,下滑时有:mgsin37°-μmgcos37°=ma3
代入数据解得a3=2m/s2
x3=
1
2
a3t32
,将a3=2m/s2t3=3-t2=3-
10+2
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