如图甲所示,用同种材料制成的倾角为30°的斜面和长水平面,斜面和水平面之间由光滑圆弧连接,斜面长为2.4m且固定.一小物
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解题思路:(1)根据t-v0图象,求出小物块的加速度,物块做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律有 ma=μmgcosθ-mgsinθ,求出动摩擦因数.(2)初速度增大后,物块会滑动水平面上,水平面上运动的加速度和斜面上运动的加速度不同,规律将不再符合图象中的正比关系.先讨论是否还停在斜面上.若不停在斜面上,先求出滑动斜面底端的速度和时间,再通过水平面上的加速度,求出在水平面上运动的时间,从而得出小物块从开始运动到最终停下的时间t.

(1)由图象得物体在斜面上的加速度为:a=

v0

t=[2/0.8m/s2=2.5m/s2

物体在斜面上受到的合力为:

F合=μmgcosθ−mgsinθ=ma

可得动摩擦因数为:μ=

ma+mgsinθ

mgcosθ=

a+gsin300

gcos30°=

3

2]

(2)因为随着初速度增大,小物块会滑到水平面,规律将不再符合图象中的正比关系.

v0=4m/s时,若保持匀减速下滑,则经过的距离为:

x=

v20

2a=

42

2×2.5m=3.2m>2.4m,已滑到水平面.

物体在斜面上运动,设刚进入水平面时速度v1

v21−

v20=−2ax斜,

t1=

v1−v0

−a

代入数据可得:v1=2m/s,t1=0.8s

水平面上阻力产生的加速度为:a2=μg

物体运动时间为:t2=

v1

a2=

2

3

2×10s=

2

3

15s

所以物体运动总时间为:t=t1+t2=

12+2

3

15s

答:(1)小物块与该种材料间的动摩擦因数为

3

2;

(2)若小物块的初速度为4m/s,小物块运动的时间为

12+2

3

15s.

点评:

本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;滑动摩擦力.

考点点评: 解决本题的关键知道速度增大到一定程度后,物块不会停留在斜面上,会停留在水平面上,根据牛顿第二定律,分别求出在斜面上和水平面上运动的加速度,从而求出两段时间之和.