一個傾角為θ=37°的斜面固定在水平面上，一個質量為m=1.0kg的小物塊（可視為質點）以v0=4.0m/s的...

問題詳情：

一個傾角為θ=37°的斜面固定在水平面上，一個質量為m=1.0kg的小物塊（可視為質點）以v0=4.0m/s的初速度由底端沿斜面上滑，小物塊與斜面的動摩擦因數μ=0.25．若斜面足夠長，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，求：

(1)小物塊沿斜面上滑時的加速度大小；

(2)小物塊上滑的最大距離；

(3)小物塊返回斜面底端時的速度大小．

【回答】

（1）小物塊沿斜面上滑時的加速度大小為8m/s2．

（2）小物塊上滑的最大距離為1.0m．

（3）小物塊返回斜面底端時的速度大小2m/s．

【解析】

試題分析：（1）根據牛頓第二定律求出小物塊上滑的加速度大小．

（2）通過勻變速直線運動的速度位移公式求出小物塊上滑的最大距離．

（3）根據牛頓第二定律求出下滑的加速度，通過速度位移公式求出下滑到斜面底端的速度大小．

解：（1）小物塊在斜面上的受力情況如右圖所示，重力的分力

根據牛頓第二定律有

FN=F2①

F1+Ff=ma②

又因為 Ff=μFN③

由①②③式得a=gsinθ+μgcosθ=10×0.6m/s2+0.25×10×0.8m/s2=8.0m/s2④

（2）小物塊沿斜面上滑做勻減速運動，到達最高點時速度為零，則有

⑤

得==1.0m⑥

（3）小物塊在斜面上的受力情況如右圖所示，根據牛頓第二定律有

FN=F2⑦

F1﹣Ff=ma'⑧

由③⑦⑧式得a'=gsinθ﹣μgcosθ=10×0.6m/s2﹣0.25×10×0.8m/s2=4.0m/s2⑨

因為⑩

所以==（或2.8m/s）

答：（1）小物塊沿斜面上滑時的加速度大小為8m/s2．

（2）小物塊上滑的最大距離為1.0m．

（3）小物塊返回斜面底端時的速度大小2m/s．

【點評】本題考查牛頓第二定律和運動學公式的綜合運用，知道加速度是聯絡力學和運動學的橋樑．

知識點：牛頓運動定律的應用

題型：解答題