如图所示,倾角为θ的斜面A点以上部分是光滑的,A点以下部分是粗糙的,动摩擦因数为μ=2tanθ.有N个相同的小木块沿斜面靠在一起(没有粘接),总长为L,而每一个小木块可以视为质

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,倾角为θ的斜面A点以上部分是光滑的,A点以下部分是粗糙的,动摩擦因数为μ=2tanθ.有N个相同的小木块沿斜面靠在一起(没有粘接),总长为L,而每一个小木块可以视为质点,质量均为m.现将它们由静止释放,释放时下端与A点距离为2L,求:
(1)第1个木块通过A点时的速度;
(2)第N个木块通过A点时的速度;
(3)从第1个木块到第N个木块通过A点时的最大速度.

◎ 答案

(1)对N个木块由动能定理得
Nmg?2Lsinθ=
1
2
Nm
v21
-0

解得v1=2

gLsinθ

(2)木块过A点的位移为x时,摩擦力为f=μ
N
L
xmgcosθ

故摩擦力正比于位移,可由平均力求摩擦力做功.
全部木块刚过A点时速度为v,则
Nmgsinθ?3L-
1
2
μNmgcosθ?L=
1
2
Nmv2-0

解得v=

4Lgsinθ

(3)令有n个木块过A点速度最大,则μnmgcosθ=Nmgsinθ
解得n=
N
2
,即一半木块过A点速度最大,
1
2
Nmv2=Nmg?
5
2
Lsinθ-
1
2
×
1
2
μNmgcosθ×
1
2
L

可解vm=

4.5Lgsinθ

答:(1)第1个木块通过A点时的速度为2

gLsinθ

(2)第N个木块通过A点时的速度为

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