質(zhì)量為m=2.0kg的物體,靜止在長L=6.0m、距地面高為H=5.0m的平臺上的一端,用大小為F=12N的水平推力使物體向平臺的另一端做勻加速直線運動,已知物體與平臺間的動摩擦因數(shù)為μ=0.30.求:
(1)物體受到平臺的摩擦力大。
(2)物體在平臺上運動時加速度的大。
(3)當物體運動到平臺另一端時,撤去力F的作用,物體落地時的動能.
分析:(1)由共點力的平衡條件可求得物體受到的摩擦力;
(2)由牛頓第二定律可求得加速度大;
(3)撤去拉力后,物體在空中做平拋運動,由機械能守恒可求得落地時的動能.
解答:解:(1)由于物體在豎直方向合力為0,故:物體受到的摩擦力的大小F1=μFN=μmg=6N;
(2)根據(jù)牛頓第二定律F=ma
物體加速度的大小a=
F-F1
m
=3 m/s2
(3)當物體運動到平臺另一端時,撤去力F的作用,物體被拋出.
此時物體的速度為v1,有:v12=2aL=36(m/s)2
以地面為勢能零點,由于只有重力做功,所以機械能守恒
有:mgH+
1
2
mv12=
1
2
mv22
解出物體落地時的動能:EK2=
1
2
mv22=136J
答:(1)摩擦力大小為6N;(2)加速度大小為3m/s2;(3)落地時的動能為136J.
點評:本題中物體經(jīng)歷了三個過程,分別為勻速直線運動、勻加速直線運動及平拋運動,要合理地選用物理規(guī)律分段求解.
練習冊系列答案
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如圖(a)所示,質(zhì)量M=10.0kg的滑塊放在水平地面上,滑塊上固定一個輕細桿ABC,∠ABC=30°.在A端固定一個質(zhì)量為m=2.0kg的小球,滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.50.現(xiàn)對滑塊施加一個水平向右的推力F1=180N,使滑塊做勻加速運動.求此時輕桿對小球作用力F2的大小和方向.(取g=10m/s2
有位同學是這樣解的:
小球受到重力及桿的作用力F2,因為是輕桿,所以F2方向沿桿向上,受力情況如圖(b)所示.根據(jù)所畫的平行四邊形,可以求得:F2=
mg
sin60°
=
40
3
3
N
你認為上述解法是否正確?如果不正確,請說明理由,并給出正確的解答.

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(2007?南通模擬)如圖所示,水平面上的輕彈簧一端與物體相連,另一端固定在墻上P點,已知物體的質(zhì)量為m=2.0kg,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.4,彈簧的勁度系數(shù)k=200N/m.現(xiàn)用力F拉物體,使彈簧從處于自然狀態(tài)的O點由靜止開始向左移動10cm,這時彈簧具有彈性勢能EP=1.0J,物體處于靜止狀態(tài).若取g=10m/s2,則撤去外力F后( 。

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(1)定性描述小物塊在前3s內(nèi)的運動情況
(2)傳送帶速度v的大小和方向
(3)物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ

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如圖所示,輕繩懸掛一質(zhì)量為m=2.0kg的小球,現(xiàn)對小球再施加一個力F,使小球靜止在繩子與豎直方向成60°的位置上,g取10m/s2
(1)若要使F的取值最小,求F的大小和方向.
(2)若將F突然撤去,則小球瞬時加速度多大?

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