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題目:
【例題】一個質量為m的物體,在平行于斜面向上的恒力F作用下,從斜面底端沿光滑斜面向上運動,到達斜面上的某點A時,突然撤去恒力F,物體沿原路返回,經(jīng)過B點時恰好停止運動。已知物體運動到A點時的速度為vA,經(jīng)過B點時的速度為vB,求:
(1)物體運動到A點和B點時,力F所做的功;
(2)物體運動到A點和B點時,力F的瞬時功率。
【分析】
(1)物體運動到A點時,力F所做的功等于物體動能的變化量;物體運動到B點時,力F所做的功等于物體克服摩擦力做的功。
(2)物體運動到A點時,力F的瞬時功率等于力F與物體速度的乘積;物體運動到B點時,力F的瞬時功率等于摩擦力與物體速度的乘積。
【解答】
(1)設斜面的傾角為θ,根據(jù)動能定理得:
Fs - fs = 0 - 0
其中:Fs = mvA2 + (mgcosθ)2
fs = (mgcosθ)2
解得:Fs = mvA2 + (mgcosθ)2
fs = (mgcosθ)2
物體運動到B點時,力F所做的功為:$- fs = - (mgcosθ)2$
(2)物體運動到A點時,力F的瞬時功率為:$P_{FA} = Fv_{A}$
物體運動到B點時,摩擦力的瞬時功率為:$P_{FB} = fv_{B}$
解得:$P_{FA} = \frac{mvA^{2}}{cos\theta}$
$P_{FB} = \frac{mgvB}{cos\theta}$