题目
如图甲所示,固定细杆与水平地面成α角,在杆上套有一个小环(可视为质点),t=0时刻,小环从杆的顶端自由滑下,t=2s时,对小环施加沿杆向上的推力F,小环在推力F的作用下继续向下运动,推力大小F与小环速度大小v随时间t变化的规律如图乙所示。已知α=30°,重力加速度g=10m/s2。求:(1)小环与细杆间的动摩擦因数μ。(2)小环的质量m。(3)6s~8s时间内,推力的大小F1。↑F/N v/(ms^(-1))-|||-F 2.5-|||-F 1.25-|||-t/s t/s-|||-77 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8-|||-甲 乙
如图甲所示,固定细杆与水平地面成α角,在杆上套有一个小环(可视为质点),t=0时刻,小环从杆的顶端自由滑下,t=2s时,对小环施加沿杆向上的推力F,小环在推力F的作用下继续向下运动,推力大小F与小环速度大小v随时间t变化的规律如图乙所示。已知α=30°,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小环与细杆间的动摩擦因数μ。
(2)小环的质量m。
(3)6s~8s时间内,推力的大小F1。

(1)小环与细杆间的动摩擦因数μ。
(2)小环的质量m。
(3)6s~8s时间内,推力的大小F1。

题目解答
答案
解:(1)0~2s内,小环由静止滑下,由v-t图像得:
a1=$\frac{\Delta {v}_{1}}{\Delta {t}_{1}}$=$\frac{2.5}{2}$m/s2=1.25m/s2
由牛顿第二定律得:
mgsinα-μmgcosα=ma1
代入数据解得:μ=$\frac{\sqrt{3}}{4}$
(2)由v-t图像得,2s~6s内,小环做匀速直线运动,对小环受力分析,由平衡条件得:
F+μmgcosα=mgsinα
代入数据解得:m=1kg
(3)6s~8s内,小环做匀减速直线运动,加速度大小a2=|$\frac{\Delta {v}_{2}}{\Delta {t}_{2}}$|=|$\frac{0-2.5}{8-6}$|m/s2=1.25m/s2
由牛顿第二定律得:
F1+μmgcosα-mgsinα=ma2
代入数据解得:F1=2.5N
答:(1)小环与细杆间的动摩擦因数μ为$\frac{\sqrt{3}}{4}$;
(2)小环的质量m为1kg。
(3)6s~8s时间内,推力的大小F1为2.5N。
a1=$\frac{\Delta {v}_{1}}{\Delta {t}_{1}}$=$\frac{2.5}{2}$m/s2=1.25m/s2
由牛顿第二定律得:
mgsinα-μmgcosα=ma1
代入数据解得:μ=$\frac{\sqrt{3}}{4}$
(2)由v-t图像得,2s~6s内,小环做匀速直线运动,对小环受力分析,由平衡条件得:
F+μmgcosα=mgsinα
代入数据解得:m=1kg
(3)6s~8s内,小环做匀减速直线运动,加速度大小a2=|$\frac{\Delta {v}_{2}}{\Delta {t}_{2}}$|=|$\frac{0-2.5}{8-6}$|m/s2=1.25m/s2
由牛顿第二定律得:
F1+μmgcosα-mgsinα=ma2
代入数据解得:F1=2.5N
答:(1)小环与细杆间的动摩擦因数μ为$\frac{\sqrt{3}}{4}$;
(2)小环的质量m为1kg。
(3)6s~8s时间内,推力的大小F1为2.5N。