试题与答案

(2012年江西重点中学联盟第一次联考)频闪照相是研究物理过程的重要手段,如图所

题型:计算题

题目:

(2012年江西重点中学联盟第一次联考)频闪照相是研究物理过程的重要手段,如图所示是某同学研究一质量为m=0.5kg的小滑块从光滑水平面滑上粗糙斜面并向上滑动时的频闪照片。已知斜面足够长,倾角为α=37°,闪光频率为10Hz。经测量换算获得实景数据:sl=s2=40cm,s3=35cm,s4=25cm,s5=15cm。取g=l0m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,设滑块通过平面与斜面连接处时没有能量损失。求:

(1)滑块与斜面间的动摩擦因数μ,并说明滑块在斜面上运动到最高点后能否自行沿斜面下滑;

(2)滑块在斜面上运动过程中克服摩擦力所做的功。

答案:

(1)滑块在斜面上运动到最高点后能自行沿斜面下滑(2)3.2J

:(1)由题意可知,物块在水平面上做匀速直线运动,且设速度为v0 ,则

v0 = sl /T= sl ·f=4.0m/s。      (2分)

在斜面上物块做匀减速直线运动,设加速度为a,则

由公式有s4 - s3="aT" 2解得a = -10m/s2         (2分)

由牛顿第二定律有-mgsinα -μmgcosα=ma

联立以上方程解得μ =0.5    (2分)

因mgsinα >μmgcosα ,所以滑块在斜面上运动到最高点后能自行沿斜面下滑 。(2分)

(2)设滑块在斜面上能上滑的最大距离为sm ,则对滑块在斜面上上滑过程应用动能定理有

(-mgsinα -μmgcosα)sm=0-mv0 2

 解得sm=0.8m        (2分)

故滑块在斜面上上滑和下滑运动的全过程克服摩擦力所做的功为

W克f =" 2(μmgcosα)" sm =3.2J       (3分)

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