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題目:
【題目描述】
一個質(zhì)量為m的物體,在平行于斜面向上的恒力F的作用下,從斜面底端A點靜止開始運動,到達斜面頂端B點時,物體恰好沿斜面勻速上升。已知斜面的傾角為θ,斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為μ,求:
(1)物體到達B點時的速度大小;
(2)物體沿斜面向上運動過程中,拉力F做的功。
【分析】
(1)物體從A到B的過程中,根據(jù)動能定理列式求解即可。
(2)對物體受力分析,根據(jù)牛頓第二定律列式求解即可。
【解答】
(1)物體從A到B的過程中,根據(jù)動能定理得:
$F\sin\theta - \mu mg\cos\theta - \mu(mg\sin\theta + F)\cos\theta = 0$
$F\cos\theta - \mu(mg\sin\theta + F)\sin\theta = \frac{1}{2}mv^{2}$
解得:$v = \sqrt{\frac{2F\sin\theta}{mg + \mu}}$
(2)對物體受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:
$F - mg\sin\theta - \mu mg\cos\theta = \mu mg\sin\theta + F\cos\theta$
解得:$F = \frac{mg\sin\theta + \mu}{1 - \mu}\frac{mg\sin\theta}{\cos\theta}$
拉力做的功為:$W = Fv = \frac{mg\sin\theta + \mu}{1 - \mu}\frac{mgv}{\cos\theta}$
【例題分析】
本題主要考查了動能定理和牛頓第二定律的應(yīng)用,難度適中。
【注意】
本題中物體沿斜面勻速上升,說明拉力等于摩擦力和重力沿斜面向下的分力的和,即$F = \mu(mg\sin{\theta + F}\cos{\theta)$。解題時要注意摩擦力的方向和大小。】