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2.如圖所示,在傾角為30°的斜面上,一質(zhì)量為2kg的物體受到一沿斜面向上大小為4N的F力的作用,從A靜止開始向下滑動,加速度大小為2m/s2,當(dāng)物體運(yùn)動到B點(diǎn)時,F(xiàn)大小變?yōu)?4N,方向不變.若AB間距為1m,試求物體在2s內(nèi)的位移及2s末的速度.

分析 根據(jù)牛頓第二定律求出滑動摩擦力的大小,結(jié)合速度位移公式求出到達(dá)B點(diǎn)的速度,根據(jù)牛頓第二定律求出F改為14N時加速度的大小和方向,結(jié)合速度時間公式求出速度減為零的時間,從而得出返回勻加速運(yùn)動的時間,根據(jù)牛頓第二定律求出向上的加速度,求出勻加速運(yùn)動的位移,從而得出2s內(nèi)的位移.根據(jù)速度時間公式求出2s末的速度.

解答 解:根據(jù)牛頓第二定律得,{a}_{1}=\frac{mgsin30°-F-f}{m},代入數(shù)據(jù)解得滑動摩擦力f=2N.
根據(jù)速度位移公式得,小球到達(dá)B點(diǎn)的速度{v}_{B}=\sqrt{2{a}_{1}{x}_{AB}}=\sqrt{2×2×1}m/s=2m/s,
小球運(yùn)動到B點(diǎn)的時間{t}_{1}=\frac{{v}_{B}}{{a}_{1}}=\frac{2}{2}s=1s
當(dāng)F改為14N后,小球的加速度{a}_{2}=\frac{F+f-mgsin30°}{m}=\frac{14+2-10}{2}m/{s}^{2}=3m/{s}^{2},方向沿斜面向上,
則小球速度減為零所需的時間{t}_{2}=\frac{{v}_{B}}{{a}_{2}}=\frac{2}{3}s,向下做勻減速運(yùn)動的位移{x}_{2}=\frac{{{v}_{B}}^{2}}{2{a}_{2}}=\frac{4}{6}m=\frac{2}{3}m,
小球返回做勻加速運(yùn)動的時間{t}_{3}=2-1-\frac{2}{3}s=\frac{1}{3}s,小球向上做勻加速直線運(yùn)動的加速度{a}_{3}=\frac{F-mgsin30°-f}{m}=\frac{14-10-2}{2}m/{s}^{2}=1m/{s}^{2},
向上做勻加速直線運(yùn)動的位移{x}_{3}=\frac{1}{2}{a}_{3}{{t}_{3}}^{2}=\frac{1}{2}×1×\frac{1}{9}m=\frac{1}{18}m
可知2s內(nèi)的位移x={x}_{AB}+{x}_{2}-{x}_{3}=1+\frac{2}{3}-\frac{1}{18}m=1\frac{11}{18}m≈1.6m.
2s末的速度v={a}_{3}{t}_{3}=1×\frac{1}{3}m/s=\frac{1}{3}m/s
答:物體在2s內(nèi)的位移為1.6m,2s末的速度為\frac{1}{3}m/s

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵理清小球在整個過程中的運(yùn)動規(guī)律,結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式綜合求解,知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的橋梁.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.一質(zhì)點(diǎn)向北做勻變速直線運(yùn)動,其位移表達(dá)式為x=(8t-2t2)m,則( �。�
A.質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動B.質(zhì)點(diǎn)的初速度大小是8m/s
C.質(zhì)點(diǎn)的加速度大小是2m/s2D.經(jīng)過4s,物體速度減為零

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

13.有一三角形斜劈固定在地面上,物體A通過平行于斜面的細(xì)繩繞過光滑滑輪與小水桶B連接,水管中的水正好可以流入小水桶中,若斜面傾角θ=37°,物體A質(zhì)量m1=4kg,小水桶質(zhì)量m2=1kg,且開始時桶中無水,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,計時開始后,水管將水以每秒0.1kg的質(zhì)量流入水桶中,不計水的速度.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力(sin37°=0.6,cos37°≈0.8,g=10m/s2
(1)求放水前A所受摩擦力的大小和方向.
(2)經(jīng)過多長時間后A開始滑動?
(3)畫出A所受摩擦力在40秒內(nèi)隨時間變化的圖象(以沿斜面向上方向?yàn)檎?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic3/quiz/images/201511/33/805eb47c.png" style="vertical-align:middle" />

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.“用描跡法畫出電場中平面上的等勢線”的實(shí)驗(yàn)中,利用電流模擬靜電場,所用電源是電壓約為6伏的直流電源.實(shí)驗(yàn)中同學(xué)乙對同學(xué)甲已描好的等勢線進(jìn)行驗(yàn)收,他把紅表筆定在b處不動,用黑表筆在P點(diǎn)附近移動,電流表的偏轉(zhuǎn)特點(diǎn)是:當(dāng)電流從紅筆流入時指針向右偏,當(dāng)電流從黑表筆流入時指針向左偏,如果甲的操作是正確的話,則當(dāng)黑表筆豎直向上移時,指針右偏,當(dāng)黑表筆從P點(diǎn)沿曲線PB向下移時,指針不偏.(填左偏、右偏或不偏)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

17.如圖所示,圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場線,虛線是某帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運(yùn)動軌跡,a、b是軌跡上的兩點(diǎn),若帶電粒子在運(yùn)動過程中只受電場力作用,以下說法正確的是( �。�
A.帶電粒子一定帶正電荷
B.可以確定帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向
C.帶電粒子在a點(diǎn)的加速度小于b點(diǎn)的加速度
D.帶電粒子在a點(diǎn)的速度小于b點(diǎn)的速度

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.如圖所示,固定在水平桌面上的有缺口的方形木塊,abcd為半徑是R的\frac{3}{4}光滑圓弧形軌道,d為圓弧軌道的最高點(diǎn),M,N是質(zhì)量均為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))用長2R的輕桿固定,靠在光滑的豎直墻面上,今將N球離a點(diǎn)高度為h處由靜止釋放,讓其自由下落到a處切入軌道內(nèi)運(yùn)動,直到N球通d點(diǎn),不計空氣阻力,則( �。�
A.只有h大于R,釋放后小球N就能通過d點(diǎn)
B.兩個小球的速度一定會先增加后減小
C.無論怎樣增加h的大小,小球M通過b點(diǎn)時對軌道內(nèi)側(cè)壓力不變
D.無論怎樣增加h的大小,小球N通過d點(diǎn)時對軌道內(nèi)側(cè)壓力始終為0

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

14.如圖所示,實(shí)線為某電場中不知方向的三條電場線,從電場中M點(diǎn)以相同速度垂直于該處電場線方向飛入a、b兩個帶電粒子,運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示,粒子運(yùn)動過程中只受電場力的作用,則( �。�
A.兩個帶電粒子的電勢能,一個增大一個減小
B.兩個帶電粒子,一個帶正電一個帶負(fù)電
C.a的加速度將減小,b的加速度將增加
D.兩個帶電粒子的動能都增大

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

11.如圖所示,A、B、C、D是勻強(qiáng)電場中一正方形的四個頂點(diǎn),已知A、B、C三點(diǎn)的電勢分別為φA=18V、φB=5V、φC=-3V,D點(diǎn)固定一個電子,電子的電勢能為-10eV.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.用一大小為10N的力壓一彈簧,其長度為10cm,改為大小為20N的力拉彈簧,其長度變?yōu)?6cm,若用10N的力拉彈簧,其長度為(  )
A.12cmB.14cmC.13cmD.15cm

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