Question

【题目】如图所示为一风力实验示意图，一根足够长的固定细杆与水平面成θ=37°，质量为m=1kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O点，今用水平向右的恒定风力F作用于小球上，经时间t1=0．2s后撤去风力，小球沿细杆运动的一段v—t图象如图乙所示（取g=10m/s2，sin37°=0．6，cos37°=0．8）。试求：

（1）小球与细杆之间的动摩擦因数；

（2）0～0．2s内风力F的大小；

（3）撤去风力F后，小球经多长时间返回底部。

Answer 1

【答案】（1）0．5（2）60N（3）1．5s

【解析】试题分析：（1）由图知a 2＝10 m/s 2

由牛顿第二定律mgsinθ＋μmgcosθ＝ma 2 解得μ＝0．5

（2）由图知a 1＝20 m/s 2

由牛顿第二定律Fcosθ－mgsinθ－μ（mgcosθ＋Fsinθ）＝ma 1 解得F＝60 N

（3）由图，风力F作用时间为t 1＝0．2 s

撤去风力后，物体继续向上运动时间为得t 2＝0．4 s

向上的最大位移为得x m＝1．2 m

以后物体下滑，由牛顿第二定律mgsinθ－μmgcosθ＝ma 3 解得a 3＝2 m/s 2

由 得s

总时间为t＝t 2＋t 3 代入数据得s≈1．5 s