Question

如图所示，一倾角为37°的斜面固定在水平地面上，质量m=1kg的物体在平行于斜面向上的恒力F作用下，从A点由静止开始运动，到达B点时立即撤去拉力F．此后，物体到达C点时速度为零．每隔0.2s通过速度传感器测得物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据．（取 sin37°=0.6．cos37°=0.8）试求：

t/s	0.0	0.2	0.4	…	2.2	2.4	…
v/m∙s^﹣1	0.0	1.0	2.0	…	3.3	1.2	…

（1）斜面的摩擦系数μ；

（2）恒力F的大小；

（3）t=1.6s时物体的瞬时速度．

Answer

(1）斜面的摩擦系数为0.5；

（2）恒力F的大小为15N；

（3）t=1.6s时物体的瞬时速度为8m/s．

【解析】试题分析：利用表中的数据，根据加速度的定义求加速度先由匀变速运动求出加速度的大小，再由受力分析和牛顿第二定律求出力的大小．利用匀变速直线运动中速度与时间的关系求出F作用的时间，进行判断1.6s处于哪个阶段，再进行求解．

（1）减速时，根据加速度定义，有

由根据牛顿第二定律，有 mgsinα+μmgcosα=ma2

代入数据，解得μ=0.5

（2）加速时，根据加速度定义，有=

再受力分析，根据牛顿第二定律，有F﹣mgsinα﹣μmgcosα=ma1，

代入数据F﹣1×10×0.6﹣0.5×1×10×0.8=1×5，F=15N

（3）设第一价段运动的时间为t1，在B点时二个价段运动的速度相等，

所以，有5t1=1.2+10×（2.4﹣t1），t1=1.68s，可见，t=1.6s的时刻处在第一运动价段，因此，v=a1t=5×1.6=8m/s

点晴：先由匀变速运动求出加速度的大小，再由受力分析和牛顿第二定律求出力的大小．利用匀变速直线运动中速度与时间的关系求出F作用的时间，进行判断1.6s处于哪个阶段，再进行求解．