问题 计算题

(10分)如图所示为足够长斜面,其倾角为θ=37°,一质量m=10kg物体,在斜面底部受到一个沿斜面向上的F=100 N的力作用由静止开始运动,物体在2s内位移为4m,2s末撤去力F,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2)求:

(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;

(2)从撤掉力F开始1.5 s末物体的速度v;

(3) 什么时候物体经过离斜面底部4.5m处。

答案

(1)μ="0.25" ;(2)4m/s ; (3)2.25s向上经过、3s向下经过

题目分析:

(1)前2s里物体运动满足

代入数据,得m/s2

物体在上滑过程中受到重力、摩擦力、和支持力,合力满足:,解得μ=0.25;

2s末速度为

(2)2s末速度为

撤去F时物体的加速度满足,得

显然经过t2=0.5s时物体速度减小为零,此时又返回,此后加速度满足

再经过t3=1.5-0.5=1s,则物体的速度变为

(3)第2个上升过程的长度为,此时离底部已经为m了,

设在第2段时间中前Δt里上升到4.5m处即运动了Δ x=0.5m

则所用时间Δt满足,解得

则所用的时间为

情形之二:物体滑到最高点后又返回,设返回所用时间为Δt′,下滑了Δ x=1m-0.5m=0.5m

满足,解得,则所用时间总共为

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