问题 计算题

如图所示,在水平地面上固定一倾角为37°足够长的的斜面,今有一木块以初速度8m/s冲上斜面,木块与斜面的动摩擦因数为0.25,(最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)则:

(1)木块沿斜面上升的最大距离为多少?

(2)木块在斜面上运动的时间为多少?

(3)如果斜面是光滑的,求木块运动到离斜面底端4m处的速度?

答案

解:(1)对木块分析受力如图

根据牛顿第二定律有mgsinθ+f1=ma1

f1=μN

N=mgcosθ

联立以上可得加速度为a1=g(sinθ+μcosθ)=8m/s2

物体沿斜面做匀减速运动,根据

可得木块沿斜面上升的最大距离为

(2)木块上升到最高点所用的时间t1

木块上升到最高点后的受力如图(“略”)

故木块不能停留在斜面上,将沿斜面下滑,

下滑的加速度为a2=4m/s2

木块下滑的时间为t2

木块在斜面上运动的总时间为t=t1+t2=s

(3)如果斜面是光滑的,木块上升到最高点后将沿斜面返回,在斜面上的加速度不变,加速度大小为a3=gsin37°=6m/s2

木块离斜面底端4米时的速度

 

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