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倾角为θ的斜面上只有AB段粗糙,动摩擦因数为μ=2tanθ,其余部分光滑,AB段...

倾角为θ的斜面上只有AB段粗糙,动摩擦因数为μ=2tanθ,其余部分光滑,AB段长为2L,有N个相同的小木块(每个小木块视为质点)沿斜面靠在一起,但不粘接,总长为L,每一个小木块的质量均为m,将它们由静止释放,释放时下端距A为2L,求:
(1)从第1个木块到第N个木块通过A点的过程中,第k个木块的最大速度?
(2)木块在斜面上滑动的过程中,第k-1个木块和第k+1个木块对第k个木块做的总功?
(3)第k个木块通过B点的速度?(题中1<k<N)

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(1)令有n个木块过A点速度最大vm,则μnmgcosθ=Nmgsinθ,求出n与N的关系,根据动能定理即可求解最大速度; (2)全部木块刚过A点时速度为v,根据动能定理即可求得v,而木块在斜面上滑动时,只有在通过A点的过程中才可能有相互作用力,设所求功为W.对从开始到所有木块刚通过A点的过程,运用动能定理即可求得W; (3)从所有木块刚过A点到第k个木块刚到B点,对第k个木块运用动能定理即可求解. 【解析】 木块过A点的位移为x时,摩擦力为f=,故摩擦力正比于位移,可由平均力求摩擦力做功. (1)令有n个木块过A点速度最大vm,则μnmgcosθ=Nmgsinθ 解得  n=,即一半木块过A点速度最大, 又    可解  vm= (2)全部木块刚过A点时速度为v,则 Nmgsinθ•L- 解得v=  而木块在斜面上滑动时,只有在通过A点的过程中才可能有相互作用力,设所求功为W.对从开始到所有木块刚通过A点的过程,对第k个木块有 mg•3Lsinθ-μmgcosθ(N-K) 解得 W=      (3)从所有木块刚过A点到第k个木块刚到B点,对第k个木块有 代入v= 可解 答:(1)从第1个木块到第N个木块通过A点的过程中,第k个木块的最大速度为; (2)木块在斜面上滑动的过程中,第k-1个木块和第k+1个木块对第k个木块做的总功为; (3)第k个木块通过B点的速度为.
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考点分析:
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(1)由上述数据推导出转动动能Ek与质量m、角速度ω、半径r的关系式为______
(2)以上实验运用了物理学中的一个重要的实验方法是______
半径r/cm质量/m角速度(rad/s)圈数转动动能/J
4128
41318
41432
42216
43224
44232
81216
121224
161232

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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