Question

12．某物體以初速度v₀從固定斜面的底端沿斜面上滑，斜面足夠長(zhǎng)，斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，其動(dòng)能E_k隨離開(kāi)斜面底端的距離s變化的圖線(xiàn)如圖所示，g取10m/s²，不計(jì)空氣阻力，則以下說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 物體的質(zhì)量為m=1kg
• B． 斜面與物體間的摩擦力大小f=4N
• C． 物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t=2s
• D． 斜面的傾角θ=37°

Answer 1

分析 對(duì)物體進(jìn)行受力分析，得出物體向上滑動(dòng)的過(guò)程中的受力與物體下滑的過(guò)程中的受力，運(yùn)用動(dòng)能定理把動(dòng)能和位移的關(guān)系表示出來(lái)．
把物理表達(dá)式與圖象結(jié)合起來(lái)，根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)求出未知物理量

解答 解：A、B、D、設(shè)斜面的傾角是θ，物體的質(zhì)量是m，物體向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受到重力、支持力和向下的摩擦力；物體向下滑動(dòng)的過(guò)程中受到重力、支持力和向上的摩擦力，由圖象可知物體向上滑動(dòng)的過(guò)程中，E_K1=25J，E_K2=0J，位移s=5m，下滑回到原位置時(shí)的動(dòng)能，E_K3=5J
向上滑動(dòng)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：E_K2-E_K1=-mgsinθ•s-fs，
向下滑動(dòng)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：E_K3-E_K2=mgsinθ•s-fs，
代入數(shù)據(jù)解得：f=2N
mgsinθ=3N
又：f=μmgcosθ
所以：mgcosθ=$\frac{f}{μ}=\frac{2}{0.5}$N=4N
tanθ=$\frac{mgsinθ}{mgcosθ}=\frac{3}{4}$
所以：θ=37°
m=$\frac{3}{gsinθ}=\frac{3}{10×0.6}$kg=0.5kg．故A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤D正確；
C、物體向上時(shí)的加速度：a₁=$\frac{-mgsinθ-f}{m}=-\frac{3+2}{0.5}m/{s}^{2}=-10m/{s}^{2}$，
物體向下時(shí)的加速度：a′=$\frac{mgsinθ-f}{m}$=2m/s²，
物體的初速度：v₁=$\sqrt{\frac{2{E}_{k1}}{m}}=\sqrt{\frac{2×25}{0.5}}$m/s=10m/s
物體回到原點(diǎn)的速度：v₂=$\sqrt{\frac{2{E}_{k2}}{m}}=\sqrt{\frac{2×5}{0.5}}m/s=2\sqrt{5}$m/s
向上運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₁=$\frac{0-{v}_{1}}{{a}_{1}}=\frac{-10}{-10}$s=1s
向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：t₂=$\frac{{v}_{2}-0}{{a}_{2}}=\frac{2\sqrt{5}}{2}s=\sqrt{5}$s
物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t=t₁+t₂=1+$\sqrt{5}$s．故C錯(cuò)誤．
故選：D

點(diǎn)評(píng) 利用數(shù)學(xué)圖象處理物理問(wèn)題的方法就是把物理表達(dá)式與圖象結(jié)合起來(lái)，根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù)求解．
一般我們通過(guò)圖象的特殊值和斜率進(jìn)行求解