问题 问答题

如图所示,倾角θ=37°的斜面足够长,质量m=1kg的滑块静置在斜面的底端A点,滑块与斜面间的动摩擦因素为μ=0.5.现给滑块一个沿斜面向上v°=10m/s的初速度,同时用水平恒力F向右推,使滑块做匀加速运动,在2s后撤去推力F,滑块再运动3s时经过B点,已知AB间距x0=49m,(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:

(1)刚撤去推力F时滑块的加速度大小;

(2)推力F的大小.

答案

(1)刚撤去F后,根据牛顿第二定律得,

mgsin37°+μmgcos37°=ma2

代入数据,解得a2=10m/s2

(2)在头2s内,滑块的位移x1>v0t1=10×2m=20m.

后3s内,若始终向上减速运动,则x2

1
2
a2t22=
1
2
×10×32m=45m.

则x1+x2=65m>49m,故后3s内滑块必定已经沿斜面向上运动到最高点后返回向下运动一段时间.

Fcos37°-mgsin37°-μ(mgcos37°+Fsin37°)=ma1

解得a1=0.5F-10.

x1=v0t1+

1
2
a1t12

得x1=20+2a1

v1=v0+a1t1

得,v1=10+2a1

x2=

v12
2a2
,将v1=10+2a1代入

解得x2=

(10+2a1)2
20

t2=

v1
a2
,将v1=10+2a1a2=10m/s2代入,

t2=

10+2a1
10

根据牛顿第二定律得,下滑时有:mgsin37°-μmgcos37°=ma3

代入数据解得a3=2m/s2

x3=

1
2
a3t32,将a3=2m/s2t3=3-t2=3-
10+2a1
10
代入,

x3=(3-

10+2a1
10
)2

由几何关系可知,x1+x2-x3=49m.

20+2a1+

(10+2a1)2
20
-(3-
10+2a1
10
)2=49m.

化简为:a12+30a1-175=0

解得a1=5m/s2

所以F=20+2a1=30N.

答:(1)刚撤去推力F时滑块的加速度大小为10m/s2

(2)推力F的大小为30N.

单项选择题
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