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題目:一個質量為m的物體,從傾角為θ的斜面頂端由靜止開始下滑,物體與斜面間的動摩擦因數為μ,斜面與水平地面間由一段圓滑的過渡,斜面高為h,求物體滑到底端時的速度大小。
解題思路:
1. 物體在斜面上受到重力、摩擦力和支持力三個力的作用,根據牛頓第二定律可以求得物體在斜面上的加速度。
2. 物體在下滑過程中,受到重力沿斜面向下的分力、摩擦力和支持力的作用,根據動能定理可以求得物體滑到底端時的速度大小。
解題過程:
根據牛頓第二定律,有 $mg\sin\theta - \mu mg\cos\theta = ma$,可得 $a = g\sin\theta - g\mu\cos\theta$。
根據動能定理,有 $mgh - \mu mgscos\theta = \frac{1}{2}mv^{2}$,可得 $v = \sqrt{\frac{2gh}{g + 2\mu\sin^{2}\theta}}$。
所以,物體滑到底端時的速度大小為 $\sqrt{\frac{2gh}{g + 2\mu\sin^{2}\theta}}$。
這個例題考察了學生對牛頓第二定律和動能定理的理解和應用,需要學生具有一定的物理基礎和解題能力。同時,題目中還涉及到斜面和圓滑過渡的情境,需要學生具有一定的空間想象力和分析能力。