暫無有關的信息,建議查閱相關資料以獲取更詳細的信息。
【例題】(2017年上海高考物理二模)一質量為m的物體,從傾角為θ的斜面頂端水平拋出,落在斜面的底端,已知斜面足夠長,且物體與斜面間的動摩擦因數為μ。
(1)求物體在空中運動的時間;
(2)若物體在斜面上做勻速運動,求物體拋出時的初速度v0;
(3)若物體在斜面上做勻加速運動,求物體拋出時的初速度v0的范圍。
為了解答這個問題,我們需要知道物體在斜面上的運動情況,以及它在斜面上的受力情況。同時,我們需要知道物體在空中的運動情況,以及它在空中的受力情況。
首先,我們考慮物體在斜面上的運動情況。由于物體在斜面上做勻速運動,說明它受到的摩擦力等于重力沿斜面向下的分力。因此,我們可以得到物體在斜面上的受力方程:
Ff = μmgcosθ = mgsinθ - ma
其中,a是物體的加速度。這個方程告訴我們,物體的加速度取決于它的質量和摩擦系數。
接下來,我們考慮物體在空中的運動情況。由于物體在空中做平拋運動,我們可以得到它的運動方程:
x = v0t
y = 1/2gt^2
其中,x和y分別表示物體在水平方向和垂直方向上的位移。這個方程告訴我們,物體的水平位移和垂直位移都取決于它的初速度v0和時間t。
有了這些信息,我們就可以開始解答問題了。首先,我們求出物體在空中運動的時間:
t = sqrt(2(h/g)) = sqrt(2htanθ/g)
其中h是斜面的高度。這個時間取決于物體的質量和斜面的高度。
接著,我們考慮物體在斜面上做勻速運動的情況。在這個情況下,物體受到的摩擦力等于重力沿斜面向下的分力,因此有:
Ff = mgsinθ - v0cosθ = ma'
其中a'是物體的加速度。這個方程告訴我們,物體的加速度取決于它的質量和初速度的余弦值。因此,我們可以求出拋出時的初速度v0:
v0 = sqrt(2a'h) = sqrt(2(gsinθ - μgcosθ)h)
最后,我們考慮物體在斜面上做勻加速運動的情況。在這個情況下,物體受到的摩擦力和重力沿斜面向下的分力都不相等,因此有:
Ff < mgsinθ - v0cosθ < μ(mgcosθ + mgsinθ)
其中第一個不等式表示摩擦力小于重力沿斜面向下的分力時的情況,第二個不等式表示摩擦力大于重力沿斜面向下的分力時的情況。這個不等式告訴我們,物體的初速度v0必須滿足一定的范圍。因此,我們可以求出拋出時的初速度v0的范圍:
v0 > sqrt(2a'h) - μv0cosθ > v0 < sqrt(2a'h) + μv0cosθ
其中a'和h的值與上述情況相同。這個范圍取決于物體的質量和摩擦系數以及初速度的余弦值和正弦值。
綜上所述,這道題目的解答需要考慮到物體的運動情況和受力情況,以及初速度的大小范圍。通過仔細分析這些信息,我們可以得到正確的答案。