如图甲所示,斜面体固定在粗糙的水平地面上,底端与水平面平滑连接,一个可视为质点的物块从斜面体的顶端自由释放,其速率随时间

如图甲所示,斜面体固定在粗糙的水平地面上,底端与水平面平滑连接,一个可视为质点的物块从斜面体的顶端自由释放,其速率随时间变化的图象如图乙所示,(已知斜面与物块、地面与物块的动摩擦因数相同,g取10m/s2)求:

(1)斜面的长度S;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数μ;
(3)斜面的倾角θ的正弦值.
3602299 1年前 已收到1个回答 举报

澄清石灰水 春芽

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解题思路:(1)物块先在斜面上做匀加速,后在粗糙水平面上做匀减速.由图象可知匀加速的时间与最大速度,从而可求出斜面的长度;
(2)由图象可知匀减速的时间与速度变化,从而求出加速度的大小,最终由牛顿第二定律求出物体与水平面的动摩擦因数;
(3)根据图象求出匀加速运动的加速度,根据牛顿第二定律求出斜面的倾角θ的正弦值.

(1)由题意可知,物体在斜面上做匀加速直线运动,后在水平面上做匀减速直线运动,
速度时间图象与时间轴围成的面积表示位移,则斜面的长度为:S=
1
2×5×10=25m
(2)在水平面上做匀减速直线运动的加速度为:a1=
△v
△t=
0−10
7−5=−5m/s2
根据牛顿第二定律得:-μmg=ma1
解得:μ=
−a1
g=
5
10=0.5
(3)物体在斜面上做匀加速直线运动的加速度为:a2=
△v
△t=
10−0
5=2m/s2
根据牛顿第二定律得:
mgsinθ-μmgcosθ=ma2
又因为(sinθ)2+(cosθ)2=1
解得:sinθ=0.6
答:(1)斜面的长度S为25m;
(2)物块与水平面间的动摩擦因数μ为0.5;
(3)斜面的倾角θ的正弦值为0.6.

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系.

考点点评: 可以由图象与时间轴所夹的面积来求出这段时间的位移大小,加速度的大小可能由图象的斜率大小来表示,再结合牛顿第二定律求解,难度适中.

1年前

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