质量为1kg的物块从斜面底端以10m/s的速度滑上斜面,已知斜面的倾斜角为37°,物块与斜面间的动摩擦因数为0.5,已知在整个过程中,斜面都静止不动,且斜面足够长.求:(1)从物块

◎ 题目

质量为1kg的物块从斜面底端以10m/s的速度滑上斜面,已知斜面的倾斜角为37°,物块与斜面间的动摩擦因数为0.5,已知在整个过程中,斜面都静止不动,且斜面足够长.求:
(1)从物块滑上斜面到离开斜面的过程中,物块所受各力对物块做的功及合力物块做的功;
(2)下滑过程重力做功的平均功率与回到斜面底端时重力的瞬时功率.

◎ 答案

(1)在上滑过程中,由牛顿第二定律可知
mgsin37°+μmgcos37°=ma
a=gsin37°+μgcos37°=10×0.6+0.5×10×0.8m/s2=10m/s2
上滑的位移为x=
v2
2a
=
102
2×10
m=5m

在整个过程中下降的高度为h=0
WG=mgh=0
支持力始终与位移垂直,故做功为WN=0
磨擦力做功为Wf=-2μmgxcos37°=-2×0.5×1×10×5×0.8J=-40J
合力做功为W合=WG+WN+Wf=-40J
(2)下滑过程中物体的加速度为
mgsin37°-μmgcos37°=ma
a=gsin37°+μgcos37°=10×0.6-0.5×10×0.8m/s2=2m/s2
下滑到斜面底端时的时间为x=
1
2
at2

t=

2x
a
=

2×5
2
s=

5
s

下滑到底端是速度为v=at=2

5
m/s
重力的平均功率为P=
mgxsin37°
t
=
1×10×5×0.6

5
W=6

5
W

重力瞬时功率为P=mgvsin37°=1×10×2
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