高考物理金考卷物理包括:金考卷高考物理押題預測系列、金考卷高考物理萬題精練系列、金考卷高考物理考前搶分系列、高考物理考向突破系列等。
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題目:一個質量為m的物體,在平行于斜面向上的恒力F的作用下,從斜面底端沿光滑斜面向上運動,到達斜面上的某一點A時,突然撤去恒力F,物體繼續沿斜面向上運動,經過一段時間后,物體返回出發點。已知物體運動到A點時的速度為VA,求:
1. 物體從A點繼續向上運動到返回出發點時的速度VB;
2. 物體從A點開始運動到返回出發點的過程中,重力做的功和重力勢能的變化量。
解析:
1. 物體從A點繼續向上運動的過程中,受到的力只有重力,且方向豎直向下。根據牛頓第二定律,物體的加速度為a = F - mg·sinθ / m = F·(1 - sinθ) / m。
由于物體從A點開始運動到返回出發點的過程中,位移大小相等,方向相反,所以物體的運動可以分解為兩個階段:第一階段是勻加速直線運動,第二階段是勻減速直線運動。
第一階段中,物體從A點到出發點的距離為x1 = VAt + (1/2)·a·t^2 = VAt + (F·t - mgsinθ·t^2) / 2m。
第二階段中,物體從出發點到返回出發點的距離為x2 = (VAt - x1) + (VAt - x1) = 2VAt - (F·t + mgsinθ·t^2) / 2m。
所以物體從A點繼續向上運動到返回出發點時的速度VB = (VAt + x2) / t = (VAt + 2VAt - (F·t + mgsinθ·t^2) / 2m) / t = VAt - (F·t / 2m)。
2. 物體從A點開始運動到返回出發點的過程中,重力做的功為Wg = - mgsinθ·x1 = - mgsinθ·(VAt + (F·t - mgsinθ·t^2) / 2m) = - F·(VAt - mgsinθ·t^2) / 2m。
由于重力做功導致重力勢能的變化量為ΔEp = Wg = - F·(VAt - mgsinθ·t^2) / 2m。
答案:
1. 物體從A點繼續向上運動到返回出發點時的速度VB = VAt - (F·t / 2m)。
2. 重力做的功為- F·(VAt - mgsinθ·t^2) / 2m,重力勢能的變化量為- F·(VAt - mgsinθ·t^2) / 2m。