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(2010?海南模拟)一质量为0.5kg的滑块以6m/s的初速度冲上一倾角为30°足够长的斜面,某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图.求:(g取10m/s.)
(1)滑块与斜面间的动摩擦因数;(结果可用根式表示)
(2)判断滑块最后能否返回斜面底端?若能返回,求出返回斜面底端时的动能:若不能返回,求出滑块在斜面上滑行的最大位移.
分析:(1)根据位移时间关系图象得到加速度,然后根据牛顿第二定律列方程求解出动摩擦因素;
(2)比较滑动摩擦力与重力的下滑分力的大小,判断能否下滑;最大位移为出发点与最高点的距离.
解答:解:(1)由v-t图象可知滑块沿斜面向上做匀减速直线运动,其加速度
大小:a=
△v
△t
=
6
0.5
=12m/s2

滑块受力如图
由牛顿第二定律得
mgsinθ+μN=ma
N-mgcosθ=0
解得:μ=
a-gsinθ
gcosθ
=
7
3
15

(2)滑块在斜面上的静摩擦力:
f=μN=3.5N>mgsinθ=2.5N,故不能下滑.
S=
1
2
at2=1.5m

答:(1)滑块与斜面间的动摩擦因数为
7
3
15
;
(2)滑块最后不返回斜面底端,滑块在斜面上滑行的最大位移为1.5m.
点评:本题关键是先结合图象得到运动规律,再结合牛顿第二定律列式判断受力情况,简单题.
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