Question

足夠長(zhǎng)的傾角θ=53°的斜面固定在水平地面上，一物體以v₀=6.4m/s的初速度，從斜面底端向上滑行，該物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8，如圖所示．（sin53°=0.8，cos53°=0.6，g取10m/s²）
（1）求物體從開始到再次返回斜面底端所需的時(shí)間；
（2）求返回斜面底端時(shí)的速度；
（3）若僅將斜面傾角θ變?yōu)?7°，其他條件不變，試求物體在開始第1s內(nèi)的位移大�。�（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）

Answer 1

（1）物體上滑過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得
-(mgxsinθ+μmgcosθ)x=0-

1

2

mv02        ①
根據(jù)牛頓第二定律得，
物體上滑過(guò)程的加速度大小為a1=

mgsinθ+μmgcosθ

m

=g(sinθ+μcosθ)=10×(0.8+0.8×0.6)m/s2=12.8m/s2   ②
物體下滑過(guò)程的加速度大小為a2=

mgsinθ-μmgcosθ

m

=g(sinθ-μcosθ)=10×(0.8-0.8×0.6)m/s2=3.2m/s2     ③
由公式x=

1

2

at2得：
物體上滑所用時(shí)間為   t1=

2x a1

    ④
物體下滑時(shí)間為t2=

2x a2

         ⑤
物體從開始到再次返回斜面底端所需的時(shí)間  t=t₁+t₂     ⑥
①→⑥聯(lián)立得：t=1.5s
（2）物體下滑過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得
（mgxsinθ-μmgcosθ）x=

1

2

mv 2    ⑦
①⑦聯(lián)立得：v=3.2m/s
（3）當(dāng)θ=37°時(shí)由牛頓第二定律得：
物體上滑過(guò)程的加速度大小為a1′=

mgsinθ+μmgcosθ

m

=g(sinθ+μcosθ)=10×(0.6+0.8×0.8)m/s2=12.4m/s2
上滑時(shí)間：t1′=

v0

a1′

=

6.4

12.4

s=

16

31

s＜1s     
又因?yàn)閠anθ=0.75＜0.8 所以物體滑到最頂端后不再下滑，保持靜止．
得物體在開始第1s內(nèi)的位移大�。�x′=

v0′2

2a1′

=

6．42

2×12.4

m=1.7m
答：（1）求物體從開始到再次返回斜面底端所需的時(shí)間為1.5s；
（2）求返回斜面底端時(shí)的速度3.2m/s；
（3）物體在開始第1s內(nèi)的位移大小為1.7m．