如图所示,一足够长的光滑斜面倾角为θ=30°,斜面AB与水平面BC连接,质量m=2kg的物体置于水平面上的D点,D点距B点的距离d=7m.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,开始物体受到一水平向左
问题描述:
如图所示,一足够长的光滑斜面倾角为θ=30°,斜面AB与水平面BC连接,质量m=2kg的物体置于水平面上的D点,D点距B点的距离d=7m.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,开始物体受到一水平向左的恒力F=8N的作用,经t=2s后撤去,不考虑物体经过B点时的能量损失,重力加速度g取10m/s2.求撤去拉力F后,经过多长时间物体经过B点?
答
物体在水平面上运动过程:设撤去F前后物体的加速度大小分别为a1、a2,
由牛顿第二定律得:F-μmg=ma1,μmg=ma2,
代入解得a1=2m/s2,a2=2m/s2.
恒力F作用t=2s后物体的位移为x1=
a1t2=4m,1 2
此时物体的速度为v=a1t1=4m/s
设撤去拉力F后,物体第一次经过B点的时间为t1,
则由d-x1=vt1-
a2t121 2
代入解得 t1=1s(另一解t1=3s,舍去,根据t1=3s,判断出物体到不了B点)
物体在斜面上运动过程:设加速度大小为a3,
则mgsin30°=ma3,a3=5m/s2.
由上可得物体滑到B点时速度大小为v0=v-a2t1=2m/s
则物体物体在斜面上滑行的总时间t2=
=0.8s2v a3
所以物体第二次经过B点的时间为t3=t1+t2=1.8s.
答:撤去拉力F后,物体两次经过B点,第一次时间为1s,第二次时间为1.8s.