(2009?崇明縣模擬)一物體以一定的初速度,沿傾角可在0-90°之間任意調(diào)整的木板向上滑動(dòng),設(shè)它沿木板向上能達(dá)到的最大位移為x.若木板傾角不同時(shí)對(duì)應(yīng)的最大位移x與木板傾角α的關(guān)系如圖所示.g取10m/s2.求:

(1)物體初速度的大小v0
(2)物體與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.
(3)當(dāng)α=60°時(shí),物體達(dá)到最高點(diǎn)后,又回到出發(fā)點(diǎn),物體速度將變?yōu)槎啻螅?/div>
分析:(1)由圖可知當(dāng)α=90°時(shí),最大位移為1.25m,此時(shí)物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng),加速度為-g,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式求出物體的初速度;
(2)根據(jù)α=30°時(shí)的數(shù)據(jù)和牛頓第二定律求出動(dòng)摩擦因數(shù);
(3)先求出α=60°時(shí)物體上升的高度,根據(jù)牛頓第二定律求出上升和下落時(shí)的加速度,再根據(jù)位移速度公式求出物體返回時(shí)的速度.
解答:解:(1)由圖可知當(dāng)α=90°時(shí),x=1.25m,此時(shí)物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng),加速度為-g
則有:0-v02=-2gx
解得:v0=
2gx
=
2×10×1.25
=5m/s
(2)當(dāng)α=30°時(shí),x=1.25m
則有a=
v
2
0
2x
=
52
2×1.25
m/s2=10m/s2

根據(jù)牛頓第二定律得:a=gsin30°+μgcos30°
解得:μ=
3
3

(3)當(dāng)α=60°時(shí),根據(jù)牛頓第二定律得:a1=gsin60°+μgcos60°=
20
3
3
m/s2

所以最大位移為x=
v
2
0
2a1
=
5
3
8
=1.0825m

返回時(shí)加速度a2=gsin60°-μgcos60°=
10
3
3
m/s2

則返回到出發(fā)點(diǎn)的速度v=
2a2x
=
5
2
2
=3.54m/s

答:(1)物體初速度的大小為5m/s.
(2)物體與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
3
3

(3)當(dāng)α=60°時(shí),物體達(dá)到最高點(diǎn)后,又回到出發(fā)點(diǎn),物體速度將變?yōu)?.54m/s.
點(diǎn)評(píng):本題也可以根據(jù)動(dòng)能定理求出位移的一般表達(dá)式,然后結(jié)合圖象求出初速度和動(dòng)摩擦因素、求物體末速度.
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(2)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,長(zhǎng)直桿的下端能上升到的最高點(diǎn)距離半球形碗底部的高度.

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