问题
计算题
如图甲所示,质量为m=1kg的物体置于倾角为θ=37°的固定且足够长的斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v—t图像如图乙所示。试求:
小题1:拉力F的大小。
小题2:t=4s时物体的速度v的大小。
答案
小题1:30N
小题2:2m/s
力F作用时物体的加速度为a1,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律可知
F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1(1分)
撤去力后,由牛顿第二定律有
mgsinθ+μmgcosθ=ma2 (1分)
根据图像可知:a1=20m/s2,a2=10m/s2(2分)
解得:F="30N " (1分)
(2)设撤去力后物体运动到最高点时间为t2,
v1=a2t2 ,解得t2=2s (1分)
则物体沿着斜面下滑的时间为t3=t-t1-t2=1s(1分)
设下滑加速度为a3,由牛顿第二定律
mgsinθ-μmgcosθ=ma3 (1分)
t=4s时速度v=a3t3=2m/s (2分)