题目
4、 单选-|||-如题图所示,质量 m=4kg 的物体在摩擦力-|||-的作用下静止于倾角 theta =(30)^circ 的斜面上,物体与-|||-斜面间的静摩擦系数和滑动摩擦系数相等为 theta =(30)^circ -|||-mu =dfrac (sqrt {3)}(2) 在 t=0 时,开始对物体施加平行于-|||-斜面向上的拉力 =50tN, 则2s末物体的速度为 () (重力加-|||-速度g取 .0m/(s)^2 )(提示:当拉力大于重力沿斜面的分力mg sinθ-|||-与最大静摩擦力umg cosθ之和,物体才开始沿斜面向上运动。)-|||-(2分)-|||-A dfrac (75)(4)m/s-|||-B 0-|||-C 25m/s-|||-D dfrac (25)(4)m/s
题目解答
答案
解析
步骤 1:计算重力沿斜面的分力
重力沿斜面的分力为 $G_{1} = mg\sin\theta$,其中 $m = 4kg$,$g = 10m/s^2$,$\theta = 30^\circ$。
$G_{1} = 4 \times 10 \times \sin(30^\circ) = 4 \times 10 \times \frac{1}{2} = 20N$。
步骤 2:计算最大静摩擦力
最大静摩擦力为 $f = \mu mg\cos\theta$,其中 $\mu = \frac{\sqrt{3}}{2}$。
$f = \frac{\sqrt{3}}{2} \times 4 \times 10 \times \cos(30^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} \times 4 \times 10 \times \frac{\sqrt{3}}{2} = 30N$。
步骤 3:判断物体何时开始向上滑动
当拉力 $F$ 大于重力沿斜面的分力 $G_{1}$ 与最大静摩擦力 $f$ 之和时,物体才开始沿斜面向上运动。
$F = 50tN$,当 $t = 1s$ 时,$F = 50N$,此时 $F = G_{1} + f = 20N + 30N = 50N$,所以物体在 $t = 1s$ 时开始向上滑动。
步骤 4:计算物体在2s末的速度
在 $t = 1s$ 之后,物体开始向上滑动,合力为 $F - G_{1} - f = 50t - 50$。
合力是均匀变化的,故可以用平均加速度计算。
$\overline{a} = \frac{1}{2} \left( \frac{F_{总}}{m} + \frac{F_{总}}{m} \right) = \frac{1}{2} \left( \frac{50 \times 2 - 50}{4} + \frac{50 \times 2 - 50}{4} \right) = \frac{25}{4} m/s^2$。
2s末的速度为 $v = \overline{a} \times t = \frac{25}{4} \times 1 = \frac{25}{4} m/s$。
重力沿斜面的分力为 $G_{1} = mg\sin\theta$,其中 $m = 4kg$,$g = 10m/s^2$,$\theta = 30^\circ$。
$G_{1} = 4 \times 10 \times \sin(30^\circ) = 4 \times 10 \times \frac{1}{2} = 20N$。
步骤 2:计算最大静摩擦力
最大静摩擦力为 $f = \mu mg\cos\theta$,其中 $\mu = \frac{\sqrt{3}}{2}$。
$f = \frac{\sqrt{3}}{2} \times 4 \times 10 \times \cos(30^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} \times 4 \times 10 \times \frac{\sqrt{3}}{2} = 30N$。
步骤 3:判断物体何时开始向上滑动
当拉力 $F$ 大于重力沿斜面的分力 $G_{1}$ 与最大静摩擦力 $f$ 之和时,物体才开始沿斜面向上运动。
$F = 50tN$,当 $t = 1s$ 时,$F = 50N$,此时 $F = G_{1} + f = 20N + 30N = 50N$,所以物体在 $t = 1s$ 时开始向上滑动。
步骤 4:计算物体在2s末的速度
在 $t = 1s$ 之后,物体开始向上滑动,合力为 $F - G_{1} - f = 50t - 50$。
合力是均匀变化的,故可以用平均加速度计算。
$\overline{a} = \frac{1}{2} \left( \frac{F_{总}}{m} + \frac{F_{总}}{m} \right) = \frac{1}{2} \left( \frac{50 \times 2 - 50}{4} + \frac{50 \times 2 - 50}{4} \right) = \frac{25}{4} m/s^2$。
2s末的速度为 $v = \overline{a} \times t = \frac{25}{4} \times 1 = \frac{25}{4} m/s$。