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如图甲所示,质量m=1.0kg的物体置于倾角θ=37°的固定粗糙斜面上,t=0时对物体施以平行于斜面向上的拉力F,t1=1s时撤去拉力,物体运动的部分v-t图象如图乙所示.设斜面足够长,物体所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,求拉力F的大小及物块能上升的最大高度(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2

解:由图象可知,撤去拉力前后物体的加速度大小分别为
a1===20m/s2,a2===10m/s2
根据牛顿第二定律得
F-μmgcosθ-mgsinθ=ma1
mgsinθ+μmgcosθ=ma2
得F=m(a1+a2)=1×1×(20+10)N=30N
撤去F前物体上滑的距离S1===10m
S2==m=20m
所以H=(s1+s2)sinθ=18m
答:拉力F的大小为30N,物块能上升的最大高度为18m.
分析:根据速度的斜率求出物体的加速度,由牛顿第二定律求出第1s内和第2s内物体的加速度.根据牛顿第二分别得出两段时间内F与加速度的方程,求出F.由图读出撤去拉力时物体的速度,由位移公式求出物块能上升的最大高度.
点评:本题首先要理解速度的物理意义:斜率等于加速度,“面积”等于位移.也可以根据动量定理和动能定理结合求解.
练习册系列答案
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(2013?黄山模拟)如图甲所示,质量m=2kg的物体在水平面上向右做直线运动,过a点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时,选水平向右为速度的正方向,通过速度传感器测出物体的瞬时速度,所得v-t图象如图乙所示(取重力加速度为g=10m/s2)求:
(1)物体再次回到a点时的速度大小
(2)力F的大小及物体与水平面间的动摩擦因数μ.

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如图甲所示,质量m=2.0kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数μ=0.20.从t=0时刻起,物体受到一个水平力F的作用而开始运动,前8s内F随时间t变化的规律如图乙所示.g取10m/s2,求:
(1)在图丙的坐标系中画出物体在前8s内的v-t图象.
(2)8s内的位移.

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(1)若力F恒为4N,经过时间1s,铁块运动到木板的左端,求木板的长度L;
(2)若力F从零开始逐渐增加,且铁块始终在木板上没有掉下来!试通过分析与计算,在图乙中作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象.

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