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問題:一質量為m的物塊以初速度v0自A點開始在粗糙的水平面上做勻減速直線運動,其位移隨時間的變化關系為x = 2t - t^2(SI),求:
1. 物體與地面間的動摩擦因數;
2. 若物體在A點時受到的摩擦力為靜摩擦力,求A點距離B點的距離;
3. 若物體在A點時受到的摩擦力為滑動摩擦力,求物體在B點時的加速度大小。
解答:
1. 由位移隨時間的變化關系x = 2t - t^2可知,物體的加速度大小為a = -2m/s^2,方向與初速度方向相反。根據牛頓第二定律可得:μmg = ma,解得μ = 0.2
2. 當物體受到的摩擦力為靜摩擦力時,物體在A點時受到的摩擦力為最大靜摩擦力,設最大靜摩擦力為fmax,則有fmax = μmg = 0.2mg
根據勻變速直線運動的位移時間關系有:x = v0t - 1/2at^2,代入數據解得:x = 4m
3. 當物體受到的摩擦力為滑動摩擦力時,物體在B點的加速度大小為a' = f/m = μg = 2m/s^2
分析:本題主要考查了勻變速直線運動規律的應用和牛頓第二定律的應用。解題的關鍵是根據位移隨時間的變化關系判斷物體的運動性質,再根據牛頓第二定律求解加速度和摩擦力。
注意區分兩種摩擦力的不同,滑動摩擦力是相對運動引起的,而靜摩擦力是相對靜止引起的。同時要注意題目中給出的條件和數據的有效利用。