分析 将撤去F后的过程看成一个匀减速直线运动,匀加速直线运动和这个匀减速直线运动的位移大小相等、方向相反,由位移关系和位移时间公式列式求出加速度之比.由牛顿第二定律求F.由速度公式可分析速度关系.
解答 解:(1)以物体为研究对象,对物体受力分析,如图所示
撤去F前,根据牛顿第二定律$F-mgsinθ=m{a}_{1}^{\;}$
撤去F后$mgsinθ=m{a}_{2}^{\;}$
撤去F之前物体做匀加速直线运动${x}_{\;}^{\;}=\frac{1}{2}{a}_{1}^{\;}{t}_{\;}^{2}$
撤去F时速度$v={a}_{1}^{\;}t$
撤去F后${x}_{2}^{\;}=vt-\frac{1}{2}{a}_{2}^{\;}{t}_{\;}^{2}$
物体能回到出发点${x}_{2}^{\;}=-{x}_{1}^{\;}$
联立以上各式得${a}_{2}^{\;}=3{a}_{1}^{\;}$
$F=\frac{4}{3}mgsinθ=\frac{4}{3}×30×\frac{1}{2}=20N$
(2)由第(1)问得${a}_{2}^{\;}=gsinθ=5m/{s}_{\;}^{2}$
${a}_{1}^{\;}=\frac{5}{3}m/{s}_{\;}^{2}$
因为t=3s
撤去F时速度${v}_{1}^{\;}={a}_{1}^{\;}t=\frac{5}{3}×3=5m/s$
回到出发点时的速度${v}_{2}^{\;}={v}_{1}^{\;}+{a}_{2}^{\;}t=5+(-5)×3=-10m/s$
大小10m/s,方向沿斜面向下
答:(1)恒力F的大小为20N;
(2)如果t=3s,求物体回到出发点的速度大小为10m/s.
点评 本题是牛顿第二定律、运动学公式的综合应用,关键要抓住两个过程之间的位移关系和时间关系,确定加速度的关系.
科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | mgsinβ | B. | mgtanβ | C. | 2mgtanα | D. | 2mgsinα |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 静止不动 | B. | 向左移动 | C. | 向右移动 | D. | 无法确定 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 水平力F和木块对墙壁的压力相平衡 | |
B. | 水平力F与器壁对木块的摩擦力相平衡 | |
C. | 水平力F越大,器壁对木块的摩擦力就越大 | |
D. | 器壁对木块的压力与木块对墙壁的压力是一对作用力与反作用力 |
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