(2013•金山区一模)如图,将质量m=2kg的圆环套在与水平面成37°角的直杆上,直杆固定不动,环的直径略大于杆的截面

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  • 解题思路:(1)先根据位移时间公式求出加速度,然后对环受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律列方程求解;

    (2)根据位移时间公式求出加速度,然后对环受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律列方程求解出拉力F;撤去拉力后,先根据牛顿第二定律求加速度,求出最大位移,然后求解克服摩擦力做功的大小.

    (1)环做匀加速运动:a=

    2s

    t2=1m/s2

    向下运动时,F<mg,据牛顿第二定律,有:

    (mg-F)sin37°-μ(mg-F)cos37°=ma

    代入数据得:F=10N

    (2)向上运动时,F>mg,据牛顿第二定律:

    (F-mg)sin37°-μ(F-mg)cos37°=ma

    代入数据得:F=30N

    即若环沿杆向上运动:f1=μ(Fcos37°-mg cos37°)=4N

    1s内克服摩擦力做功:W1=f1s1=2J

    撤去力F后:f2=μmg cos37°=8N

    环减速上升:a2=g sin37°+μg cos37°=10m/s2

    s2=

    v2

    2a2=0.05m,W2=f2s2=0.4J

    向上运动中克服摩擦力做功为:W=W1+W2=2.4J

    答:(1)若环沿杆向下运动,求F的大小为10N;

    (2)若环沿杆向上运动,且t=1s时撤去拉力,环沿杆向上运动过程中克服摩擦力做功的大小为2.4J.

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;力的合成与分解的运用;功的计算.

    考点点评: 本题是先根据运动情况求解加速度,然后再运用牛顿第二定律求出合力,确定物体的受力情况.

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