一个质量为m=2kg的物体原来静止在倾角α=37°的光滑斜面上,从t=0开始运动,在第1、3、5…等奇数秒内受到大小为1

1个回答

  • 解题思路:通过受力分析,可知物体在奇数秒的时间内向上做匀加速直线运动,在偶数秒的时间内向上做匀速直线运动,通过数学归纳法得出各段的速度的表达式与各段的位移的表达式,最后使用求和公式即可.

    在第1、3、5…等奇数秒内受到大小为16N平行于斜面向上的拉力作用,则沿斜面方向:ma1=F1-mgsin37°

    a1=

    F1−mgsin37°

    m=

    16−2×10×0.6

    2m/s2=2m/s2

    在第2、4、6…偶数秒内受到大小为12N平行于斜面向上的拉力时:ma2=F2-mgsin37°

    a2=

    F2−mgsin37°

    m=

    12−2×10×0.6

    2m/s2=0

    物体在第1s内的位移:x1=

    1

    2a1

    t21=

    1

    2×2×12m=1m

    物体在第1s末的速度:v1=a1t1=2×1m/s=2m/s

    物体在第1s内的位移:x2=v1t=2×1m=2m

    物体在第1s末的速度:v2=v1=2m/s

    物体在第3s内的位移:x1=v2t+

    1

    2a1

    t2 =2×1+

    1

    2×2×12m=3m

    物体在第3s末的速度:v3=v1+a1t=2m/s+2×1m/s=4m

    物体在第4s内的位移:x4=v3t=4×1m=4m

    物体在第4s末的速度:v4=v3

    可知第n秒的位移:xn=n

    n秒内的位移:xn=

    n(n+1)

    2

    当xn=60.25m时:120.5=n2+n

    n=

    −1+

    1+4×120.5

    2=10.47,

    所以:前10s的位移:x10=

    10×(10+1)

    2=55m

    10s末的速度:v10=5a1t=5×2×1=10m/s

    剩下的△x=(60.25-55)m=5.25m的位移上需要的时间t′:

    △x=v10t′+

    1

    2a1t′2

    代入数据得:t′=0.5s

    所以物体运动的总时间:t=n+t′=10+0.5=10.5s

    答:经过10.5s时间物体位移的大小为60.25m.

    点评:

    本题考点: 牛顿运动定律的综合应用.

    考点点评: 解决本题的关键理清物体的运动的情况,知道在各个阶段物体做什么运动.以及知道加速度是联系力学和运动学的桥梁.

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