题文
如图所示,粗糙斜面其倾角为α,底端通过长度可忽略的光滑小圆弧与光滑水平面连接..A、B是两个质量均为 m=1㎏的小滑块(可视为质点),B的左端连有轻质弹簧,处于静止状态.当滑块A置于斜面上且受到大小F=4N,方向垂直斜面向下的恒力作用时,恰能沿斜面向下匀速运动.现撤去F,让滑块A从斜面上距斜面底端L=1m处由静止开始下滑,若取g=10m/s2,sinα=0.6,cosα=0.8.求:
(1)滑块A与斜面的动摩擦因数μ;
(2)滑块A到达斜面底端时的速度大小v1;
(3)滑块A在斜面上运动的加速度大小a;
(4)滑块A开始与弹簧接触到此后两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中,弹簧的最大弹性势能Ep.
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)滑块A匀速下滑时,受重力mg、恒力F、斜面支持力FN和摩擦力Fμ作用,
由平衡条件有mgsinα=μFN①
FN=mgcosα+F②
即联立①②并化简后得μ=mgsinαmgcosα+F③
代入数据解得动摩擦因数μ=0.5
(2)撤去F后,滑块A匀加速下滑,由动能定理有:(mgsinα-μmgcosα)L=12mv21④
代入数据得 v1=2m/s⑤
(3)根据牛顿第二定律∑F=ma
有a=g(sinα-μcosα)⑥
代入数据得a=2m/s2
(4)两滑块和弹簧构成的系统在相互作用过程中动量守恒,当它们速度相等时,弹簧具有最大弹性势能,设共同速度为v2,由动量守恒和能量守恒定律有:mv1=(m+m)v2⑦EP=12mv21-12(2m)v22⑧
联立⑤⑦⑧式解得EP=1J.
答:(1)滑块A与斜面的动摩擦因数为0.5.
(2)滑块A到达斜面底端时的速度大小为2m/s.
(3)滑块A在斜面上运动的加速度大小为2m/s2.
(4)弹簧的最大弹性势能为1J.
解析
mgsinαmgcosα+F
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,粗糙斜面其倾角为α,底端通过长.....”主要考查你对 [滑动摩擦力、动摩擦因数 ]考点的理解。
滑动摩擦力、动摩擦因数
滑动摩擦力的概念:
当一个物体在另一个物体的表面上相对运动时,受到的阻碍相对运动的力,叫滑动摩擦力。
滑动摩擦力产生条件:
①接触面粗糙;
②相互接触的物体间有弹力;
③接触面间有相对运动。
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解。
滑动摩擦力的方向:
总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。 “与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。滑动摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一夹角。
滑动摩擦力的大小:
滑动摩擦力跟压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式:F=μFN (F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ叫动摩擦因数)。
①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定;
②μ与接触面的材料、接触面的情况有关,无单位,而且永远小于1;
③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。
滑动摩擦力的作用效果:
总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可能是阻力。
摩擦力大小的计算方法:





