一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30°足够长的斜面,某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图.求:(g=10m/s2)
(1)滑块与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)判断滑块最后能否返回斜面底端?若能返回,求出返回斜面底端时的动能Ek;若不能返回,求出滑块停在什么位置.
网友回答
解:(1)滑块沿斜面向上时,
由图可知加速度大小为:m/s2…①
又因为:mgsin30°+μmgcos30°=ma1…②
联①②式解得:…③
(2)滑块到达斜面最高点后,
有:mgsin30°-μmgcos30°=ma2…④
代入数据解得:a2=1m/s2,
即:滑块能返回斜面底端.
且有:…⑤
又因为:由图可知滑块向上运动的位移大小为:…⑥
联立③④⑤⑥式,代入数据解得:
滑块返回底端时的动能为:…⑦
答:(1)滑块与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)滑块最后能返回斜面底端返回斜面底端时的动能为2.25J.
解析分析:(1)根据位移时间关系图象得到加速度,然后根据牛顿第二定律列方程求解出动摩擦因素;
(2)比较滑动摩擦力与重力的下滑分力的大小,判断能否下滑;最大位移为出发点与最高点的距离.
点评:本题关键是先结合图象得到运动规律,再结合牛顿第二定律列式判断受力情况,不难.