(2009?崇明縣模擬)一物體以一定的初速度,沿傾角可在0-90°之間任意調(diào)整的木板向上滑動,設(shè)它沿木板向上能達到的最大位移為x.若木板傾角不同時對應(yīng)的最大位移x與木板傾角α的關(guān)系如圖所示.g取10m/s2.求:

(1)物體初速度的大小v0
(2)物體與木板間的動摩擦因數(shù)為μ.
(3)當(dāng)α=60°時,物體達到最高點后,又回到出發(fā)點,物體速度將變?yōu)槎啻螅?/div>
分析:(1)由圖可知當(dāng)α=90°時,最大位移為1.25m,此時物體做豎直上拋運動,加速度為-g,根據(jù)運動學(xué)基本公式求出物體的初速度;
(2)根據(jù)α=30°時的數(shù)據(jù)和牛頓第二定律求出動摩擦因數(shù);
(3)先求出α=60°時物體上升的高度,根據(jù)牛頓第二定律求出上升和下落時的加速度,再根據(jù)位移速度公式求出物體返回時的速度.
解答:解:(1)由圖可知當(dāng)α=90°時,x=1.25m,此時物體做豎直上拋運動,加速度為-g
則有:0-v02=-2gx
解得:v0=
2gx
=
2×10×1.25
=5m/s
(2)當(dāng)α=30°時,x=1.25m
則有a=
v
2
0
2x
=
52
2×1.25
m/s2=10m/s2

根據(jù)牛頓第二定律得:a=gsin30°+μgcos30°
解得:μ=
3
3

(3)當(dāng)α=60°時,根據(jù)牛頓第二定律得:a1=gsin60°+μgcos60°=
20
3
3
m/s2

所以最大位移為x=
v
2
0
2a1
=
5
3
8
=1.0825m

返回時加速度a2=gsin60°-μgcos60°=
10
3
3
m/s2

則返回到出發(fā)點的速度v=
2a2x
=
5
2
2
=3.54m/s

答:(1)物體初速度的大小為5m/s.
(2)物體與木板間的動摩擦因數(shù)為
3
3

(3)當(dāng)α=60°時,物體達到最高點后,又回到出發(fā)點,物體速度將變?yōu)?.54m/s.
點評:本題也可以根據(jù)動能定理求出位移的一般表達式,然后結(jié)合圖象求出初速度和動摩擦因素、求物體末速度.
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