质量为4kg的物体以5m/s的速度冲上斜面。斜面的倾角为45°
来源 :焚题库 2020-09-30
中简答题 质量为4kg的物体以5m/s的速度冲上斜面。斜面的倾角为45°,物体与斜面间的摩擦因数μ=0.25。求:(取g=10m/s2)
(1)物体能到达的最大高度;
(2)物体克服摩擦力的功。
(1)物体能到达的最大高度;
(2)物体克服摩擦力的功。
参考答案:本题是用牛顿方程解动力学问题的基本题。以物体为研究对象。物体在斜面上,受到三个作用力:重力G,方向竖直向下;斜面支持力
FN,方向垂直于斜面向上;滑动摩擦力Ff,方向平行于斜面向下。受力图如图2-17。
(1)对物体用牛顿方程,取平行于斜面向下为正方向,有
mgsin45°+Ff=ma①
取垂直于斜面向上为正方向,有
FN-mgcos45°=0②
由式②得FN=mgcos45°
因此摩擦力为
Ff=μFN=μmgcos45°
代入式①解得
物体在斜面上做匀减速直线运动。由匀减速直线运动的速度——位移公式知,物体在斜面上运动的最大位移是
把式③代入得
由此得物体上升的最大高度为
代入题给数值得
(2)物体在运动时克服重力和摩擦力做功。根据动能定理知
Ek=WG+Wf
代入已知数值得
本题是动力学和运动学结合的综合力学试题。本题考查的知识点是牛顿第二定律、摩擦力、匀减速直线运动和动能定理,解题的要点是先求出加速度a,它是联结动力学与运动学的桥梁。
在求物体克服摩擦力的功时也可以由功的公式直接计算
Wf=Ff·s=μmgcos45°·s
把s代入得
答案解析:
相关知识:物理:第一部分、力学