如图所示,一块磁铁放在铁板ABC上的A处,其中AB长为1m,BC长为0.8m,BC与水平面间的夹角为37°,磁铁与铁板间的引力为磁铁重的0.2倍,磁铁与铁板间的动摩擦因数μ=0.25,现在给磁铁一个水平
问题描述:
如图所示,一块磁铁放在铁板ABC上的A处,其中AB长为1m,BC长为0.8m,BC与水平面间的夹角为37°,磁铁与铁板间的引力为磁铁重的0.2倍,磁铁与铁板间的动摩擦因数μ=0.25,现在给磁铁一个水平向左的初速度v0=4m/s.不计磁铁经过B处的机械能损失.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)则:
(1)求磁铁第一次到达B处的速度大小;
(2)求磁铁在BC上向上运动的加速度大小;
(3)请分析判断磁铁最终能否第二次到达B处.
答
(1)分析物体在水平面上的受力情况,由牛顿第二定律可得:μ(mg+kmg)=ma1
可得在水平面上小球的加速度大小为:
a1=μg+μkg=0.25×10+0.25×0.2×10m/s2=3m/s2
又:vB2-v02=2(-a1)xAB
由以上两式可得:vB=
m/s=
42-2×3×1
m/s
10
(2)物体在斜面上向上运动时,沿斜面方向所受合力为:
F合=μ(mgcos37°+kmg)+mgsin37°=ma2
解得:a2=0.25×(10×0.8+0.2×10)+10×0.6m/s2=8.5 m/s2
(3)磁铁在BC上做匀减速运动,磁铁上滑的距离为:
xm=
=
v
2B
2a2
m=0.588m<0.8 m10 2×8.5
故磁铁不会滑出BC面
又因为磁铁下滑时有:mgsin37°>μ(mgcos37°+kmg)
故磁铁不可能停在BC面上,一定能第二次到达B处.
答:(1)磁铁第一次到达B处的速度大小为
m/s;
10
(2)磁铁在BC上向上运动的加速度大小为8.5 m/s2;
(3)请分析判断磁铁最终能第二次到达B处.