(13分)如图所示,质量为m=10kg的小物体在F=200N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿足够长的斜面运动,斜面固定不动,小物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,斜面与水平地面间的夹角θ=37°,力F作用t1=2s后撤去,小物体在斜面上继续上滑后,又返回至起点。(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)
⑴小物体运动过程中相对起点的最大位移xm的大小;
⑵小物体从开始经过多长时间t返回起点。
⑴xm=16.25m;⑵t=s
【解析】
试题分析:⑴当物体上滑至最高点,速度为零时,相对起点的位移最大,设在t1时间内物体运动的加速度为a1,撤去力F瞬间时物体的速度为v,撤去力F后物体向上滑行的加速度为a2,又经时间t2物体的速度减为零,在有力F作用时,根据牛顿第二定律有:Fcosθ-mgsinθ-μ(Fsinθ+mgcosθ)=ma1 ①
根据匀变速直线运动速度公式有:v=a1t1 ②
撤去力F,物体继续上滑的过程中,根据牛顿第二定律有:-mgsinθ-μmgcosθ=ma2 ③
根据匀变速直线运动速度公式有:v=-a2t2 ④
物体上滑的位移为:xm= ⑤
由①②③④⑤式联立,并代入数据解得:t2=1.25s,xm=16.25m ⑥
⑵物体下滑过程中,根据牛顿第二定律有:mgsinθ-μmgcosθ=ma3 ⑦
设物体下滑的时间为t3,根据匀变速直线运动位移公式有:xm= ⑧
物体从开始到返回起点的过程中所经历的时间为:t=t1+t2+t3 ⑨
由⑥⑦⑧⑨式联立,并代入数据解得:t=s
考点:本题主要考查了匀变速直线运动规律、牛顿第二定律在多过程运动中的应用问题,属于中档题。
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科目:高中物理 来源:2013-2014河北石家庄高中毕业班3月教学质量检测(二)物理试卷(解析版) 题型:计算题
(13分)如图所示,某滑冰运动员参加直线滑行练习,在滑行时,左右脚交替向后蹬冰,每次蹬冰的时间t1=1s,冰面给人水平向前的动力F=165N,左右脚交替时有t2=0.5s的时间不用蹬冰。已知整个过程中运动员受到的阻力f=55N,运动员总质量rn=55kg,设运动员由静止开始滑行,求0-3s内运动员的位移。
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(2011信阳13,10分)如图所示,轻杆BC的C点用光滑铰链与墙壁固定,杆的B点通过水平细绳AB使杆与竖直墙壁保持30°的夹角,若在B点悬挂一个质量不计的定滑轮,某人用它匀速地提起重物。已知重物的质量m=30kg,人的质量M=50kg,g=10m/s2。试求:(1)此时地面对人支持力的大小;
(2)轻杆BC和绳AB所受力的大小。
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