Question

質(zhì)量m=10kg的物體在方向平行于斜面、大小為F=120N的拉力作用下，從固定粗糙斜面的底端由靜止開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，拉力F作用t₁=2s后撤去．已知斜面與水平面的夾角θ=37°，如圖所示．斜面足夠長(zhǎng)，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25，取重力加速g=10m/s²求：
（1）在拉力F作用下，物體的加速度大小a₁
（2）撤去拉力F后，物體沿斜面向上滑行的時(shí)間t₂
（3）自靜止開(kāi)始到上滑至速度為零時(shí)，物體通過(guò)的總位移大小x_總（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)牛頓第二定律求出上升時(shí)的加速度．
（2）通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出撤去拉力時(shí)的速度，根據(jù)牛頓第二定律求出撤去拉力后的加速度，從而根據(jù)速度時(shí)間公式求出沿斜面上滑的時(shí)間．
（3）根據(jù)平均速度公式分別球勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的位移，從而求出總位移．

解答：解：（1）設(shè)在拉力F作用下物體的加速度大小為a₁．根據(jù)牛頓第二定律 有
F-（mgsinθ+μmgcosθ）=ma₁
解得 a1=

F

m

-g(sinθ+μcosθ)=4m/s2
（2）設(shè)2s末的速度為v₁，由運(yùn)動(dòng)公式  有v₁=a₁t₁=8m/s
撤去F后，物體沿斜面向上作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a₂，運(yùn)動(dòng)到速度為零所用的時(shí)間為t₂．根據(jù)牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有
mgsinθ+μmgcosθ=ma₂
0=v₁+（-a₂）t₂
解得 t2=

v1

a2

=1s
（3）自靜止開(kāi)始到上滑至速度為零時(shí)，物體通過(guò)的總位移大小x_總=x1+x2=

0+v1

2

t1+

v1+0

2

t2=12m
答：（1）在拉力F作用下，物體的加速度大小為4m/s²．
（2）撤去拉力F后，物體沿斜面向上滑行的時(shí)間為1s．
（3）自靜止開(kāi)始到上滑至速度為零時(shí)，物體通過(guò)的總位移大小為12m．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁．