固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动,推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示(4s后小环速度随时间变化未画出)

发布时间:2020-08-11 17:54:46

固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动,推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示(4s后小环速度随时间变化未画出).求
(1)小环质量的大小
(2)α角的正弦值
(3)除1s末,何时小环的速度大小为0.5m/s.

网友回答

解:(1)(2)由速度图象得:在0-2s内,小环的加速度为a1=0.5m/s2,
根据牛顿第二定律得
?? F1-mgsinα=ma1
?? F2=mgsinα
由图读出,F1=5.5N,F2=3.5N
?解得:m=4kg,sinα=0.0875
(2)在4s时刻后,拉力F3=1.5N<mgsinα,则小环先向上匀减速运动再向下匀加速运动,加速度大小为a3==a1,故根据速度图象得知,4s后速度图象的斜率大小等于0-2s内图象的斜率大小,作出4s后的速度图象如图,由图可知还有两个时刻的速度为0.5m/s,即5s末和7s末.
答:
(1)小环质量的大小是4kg.
(2)α角的正弦值为0.0875.
(3)除1s末,在5s末和7s末,小环的速度大小为0.5m/s.
解析分析:(1)(2)由速度图象看出,在0-4s内,小环先向上做匀加速运动,后做匀速运动,根据斜率等于加速度,求出加速度,由牛顿第二定律求解小环的质量和α角的正弦值.
(3)在4s时刻后,小环先向上匀减再向下匀加,还有两个时刻的速度为0.5m/s,由牛顿第二定律和速度图象结合求出时间.

点评:本题首先要理解速度图象的意义,抓住斜率等于加速度;其次运用牛顿第二定律求出质量和α角的正弦值.
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