(2014•嘉定区二模)如图所示,在倾角θ=37°的粗糙斜面上距离斜面底端s=1m处有一质量m=1kg的物块,受水平恒力

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  • 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

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