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如图所示 倾角为37° 足够长的斜面体固定在水平地面上 小木块在沿斜面向上的恒定外

时间:2020-03-02 03:58:18

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如图所示 倾角为37° 足够长的斜面体固定在水平地面上 小木块在沿斜面向上的恒定外

问题补充:

如图所示,倾角为37°、足够长的斜面体固定在水平地面上,小木块在沿斜面向上的恒定外力F作用下,从斜面上的A点由静止开始向上作匀加速运动,前进了4.0m抵达B点时,速度为8m/s.已知木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,木块质量m=1kg.g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.

(1)木块所受的外力F多大?

(2)若在木块到达B点时撤去外力F,求木块还能沿斜面上滑的距离S;

(3)为使小木块再次通过B点的速率为m/s,求恒力F连续作用的最长时间t.

答案:

解:(1)设外加恒力F时小木块的加速度为a1:

??? 由匀加速直线运动的规律得:?????????? ①

??? 根据牛顿第二定律得:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1????? ②

??? 联立①②代入数据解得:F=18N

?? (2)设小木块继续上滑的加速度大小为a2

?? 由牛顿第二定律得mgsinθ+μmgcosθ=ma2

????? a2=gsinθ+μgcosθ

???? ?还能上滑的距离

????? 联立解得S=3.2m

?? (3)当小木块运动一段时间后撤去外力,且向下运动经过B点的速度为m/s时,恒力作用的时间有最大值.

?? 设小木块向下运动的加速度为a3,则a3=gsinθ-μgcosθ

?? 向下运动至B点的距离为S3,则v2=2a3S3

?? 设恒力作用的最长时间为t1,撤去恒力向上减速至零所用时间为t2,则:a1t1=a2t2

???????????

???????? 联立解得t1=1s

答:(1)木块所受的外力F为18N;

??? (2)若在木块到达B点时撤去外力F,木块还能沿斜面上滑的距离S为3.2m;

??? (3)为使小木块向下通过B点的速率为m/s,恒力F连续作用的最长时间t=1s.

解析分析:(1)木块从A到B过程,做匀加速运动,已知初速度、位移和末速度,由位移与速度关系公式求出加速度,再由牛顿第二定律求解外力F.

(2)撤去外力F,木块做匀减速运动,再由牛顿第二定律求出加速度,再由位移与速度关系公式求出木块还能沿斜面上滑的距离S.

(3)外力撤去后,木块将沿斜面向上做匀减速运动.当木块滑动最高后下滑,由牛顿第二定律求出下滑的加速度,由运动学公式求出下滑的距离,得到上滑的总位移,根据上滑过程匀加速运动和匀减速运动的位移等于总位移,求出时间.

点评:本题运用牛顿第二定律与运动公式结合处理动力学问题,也可以应用动能定理研究更简捷.

如图所示 倾角为37° 足够长的斜面体固定在水平地面上 小木块在沿斜面向上的恒定外力F作用下 从斜面上的A点由静止开始向上作匀加速运动 前进了4.0m抵达B点时 速度

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