解题思路:(1)物体在斜面上到达斜面底端时的速度最大为2m/s,由运动学公式求出加速度,由牛顿第二定律求的力F;
(2)利用运动学公式求出在斜面上和在水平面上的时间,由数学知识求的最小时间;
(1)物块到达斜面底端时速度最大
v2=2as
代入数据得a=2 m/s2
对斜面上物块受力分析
mgsinθ-F cosθ-μ(mgcosθ+Fsinθ)=ma
代入数据,
解得F=2.6N;
(2)设斜面上物块加速度为a,运动时间为t1,在水平面上运动时间为t2
则s=
1
2
at21
到达底端时速度为v=
2as=μgt2
则总时间为 t=t1+t2=
2s
a+
2as
μg
根据基本不等式,当a=μg=2m/s2时有t最小值,tmin=2s
答:(1)若物块运动过程中最大速度为2m/s,水平恒力 F的大小为2.6N
(2)若改变水平恒力F的大小,可使物块总的运动时间有一最小值,最小值为2s
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.
考点点评: 解决本题的关键能够正确地受力分析,运用牛顿第二定律和运动学公式以及动能定理求解,知道加速度是联系力学和运动学的桥梁