【題目】如圖所示,一足夠長的光滑斜面AB與一粗糙水平面BC連接,其中光滑斜面傾角為θ=30°,質(zhì)量2kg的物體置于水平面上的D點(diǎn),D點(diǎn)距B點(diǎn)的距離d=15m.物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,當(dāng)物體受到一水平向左的恒力F=12N的作用時(shí)向左作勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)t=2s后撤去該力,假設(shè)物體經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的一瞬間速度大小不會(huì)改變,重力加速度g=10m/s2

求:
(1)F作用2s后的速度v1和位移s1
(2)撤去F后物體經(jīng)過多長時(shí)間第一次到達(dá)B點(diǎn).
(3)撤去F后物體經(jīng)過多長時(shí)間第二次到達(dá)B點(diǎn).

【答案】
(1)解:物體在水平面上運(yùn)動(dòng)過程:設(shè)在F作用下物體的加速度大小分別為a1,

由牛頓第二定律得:F﹣μmg=ma1

代入解得:a1= =4m/s2

恒力F作用t=2s后物體的速度為:v1=a1t=4×2m/s=8m/s

位移為:s1= a1t2=

答:F作用2s后的速度為8m/s、位移為8m


(2)解:撤去F后,物體的加速度為a2.則有:μmg=ma2,

代入數(shù)據(jù)解得:a2=2m/s2

設(shè)物體第一次經(jīng)過B點(diǎn)的時(shí)間為t1,則有:d﹣x1=v1t1 a2t12

代入數(shù)據(jù)為: ,

解得:t1=1s(另一解t1=7s,舍去,由于t=4s物體已經(jīng)靜止)

答:撤去F后物體經(jīng)過1s第一次到達(dá)B點(diǎn)


(3)解:物體在斜面上運(yùn)動(dòng)過程:設(shè)加速度大小為a3,則有:mgsin30°=ma3,

代入數(shù)據(jù)解得:a3=5m/s2

由上可得物體滑到B點(diǎn)時(shí)速度大小為:v0=v1﹣a2t1

代入數(shù)據(jù)得:v0=(8﹣2×1)m/s=6m/s

則物體物體在斜面上滑行的總時(shí)間為:t2= = =2.4s

所以撤去F后到第二次經(jīng)過B點(diǎn)所需時(shí)間:t3=t1+t2=1s+2.4s=3.4s.

答:撤去F后物體經(jīng)過3.4s第二次到達(dá)B點(diǎn)


【解析】(1)首先根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律,求出物體的加速度大小,然后結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式,求解物體的位移。
(2)首先根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律,求出撤去外力后物體加速度,然后根據(jù)語音變速直線運(yùn)動(dòng)列2元1次方程,將不符合題意的答案舍去,求出物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
(3)根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律,結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,分析整個(gè)物理過程,求出第二次到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的時(shí)間.
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度、位移、時(shí)間的關(guān)系的相關(guān)知識(shí),掌握速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均為矢量式,應(yīng)用時(shí)應(yīng)規(guī)定正方向,然后把矢量化為代數(shù)量求解,通常選初速度方向?yàn)檎较,凡是跟正方向一致的取?”值,跟正方向相反的取“-”值,以及對(duì)勻變速運(yùn)動(dòng)中的平均速度的理解,了解平均速度:V=V0+Vt

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】如圖所示,小球從豎直磚墻某位置靜止釋放,用頻閃照相機(jī)在同一底片上多次曝光,得到了圖中1、2、3、4、5…所示小球運(yùn)動(dòng)過程中每次曝光的位置.連續(xù)兩次曝光的時(shí)間間隔均為T,每塊磚的厚度為d.根據(jù)圖中的信息,下列判斷錯(cuò)誤的是( )

A.位置“1”是小球釋放的初始位置
B.小球做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.小球下落的加速度為
D.小球在位置“3”的速度為

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A.F變大
B.F變小
C.FN變大
D.FN變小

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A.水平拉力F是恒力
B.鐵架臺(tái)對(duì)地面的壓力一定不變
C.鐵架臺(tái)所受地面的摩擦力不變
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A.該交流電的頻率為50Hz
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A.F1F2=F3
B.F3=F1F2
C.F1=F2=F3
D.F1F2=F3

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