质量为4kg的雪橇在倾角θ=37°的斜坡上向下滑动,所受的空气阻力与速度成正比,比例系数未知.今测得雪橇运动的v-t图象如图所示,且AB是曲线最左端那一点的切线,B点

发布时间:2020-08-11 23:49:22

质量为4kg的雪橇在倾角θ=37°的斜坡上向下滑动,所受的空气阻力与速度成正比,比例系数未知.今测得雪橇运动的v-t图象如图所示,且AB是曲线最左端那一点的切线,B点的坐标为(4,15),CD线是曲线的渐近线.试问:
(1)物体开始时做什么运动?最后做什么运动?
(2)当v0=5m/s和v1=10m/s时,物体的加速度各是多少?
(3)空气阻力系数k及雪橇与斜坡间的动摩擦因数各是多少?

网友回答

解:(1)物体开始时做加速度减小的加速直线运动,最后作匀速直线运动.
(2)当v0=5m/s时,加速度a0=,
v1=10m/s时,加速度为a1=0
(3)t=0时刻开始加速时:mgsinθ-kv0-μmgcosθ=ma0┅①
最后匀速时:mgsinθ=kv1+μmgcosθ┅②.???????
由上面二式,得
?? kv0+ma0=kv1,
解得 k==2kg/s
由②式,得μ=
代入解得 μ=0.125
答:(1)物体开始时做加速度减小的加速直线运动,最后作匀速直线运动.
(2)当v0=5m/s和v1=10m/s时,物体的加速度各是2.5m/s2和0.
(3)空气阻力系数k是2kg/s,雪橇与斜坡间的动摩擦因数是0.125.
解析分析:(1)根据v-t图象的斜率读出加速度的变化,分析雪橇的运动情况.
(2)当雪橇的速度v0=5m/s和v1=10m/s时,由数学知识求出斜率,得到加速度.
(3)以人和雪撬整体为研究对象,根据牛顿第二定律得到加速度的表达式,将t0=0时速度和加速度、速度最大时的速度和加速度,代入求出空气阻力系数k和雪橇与斜坡间的动摩擦因数μ.

点评:本题要抓住速度图象的斜率等于物体的加速度,首先考查读图能力.其次考查运用数学知识处理物理问题的能力.
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