(2013•黄冈模拟)如图所示,光滑金属直杆穿过竖直固定的滑套,其底端置于光滑斜面体上,金属杆质量为m1,斜面体质量为m

1个回答

  • 解题思路:(1)由金属杆匀加速上升高度,可得其加速度,由牛顿第二定律可得合外力;

    (2)由运动学可表示金属杆和斜面体的末速度,由能量的转化和守恒可知:外力做的功转化为金属杆的动能和重力势能,以及斜面体的动能.

    (1)设金属杆匀加速运动的加速度为a1,在该过程中有:

    h=

    1

    2a1t2…①

    设金属杆受到的合外力为F,由牛顿第二定律得:

    F=m1a1…②

    由①②式可得:F=

    2m1h

    t2.

    金属杆合力方向与加速度方向一致,方向竖直向上.

    (2)设该过程末金属杆和斜面体的速度分别为v1、v2,加速过程中斜面体的加速度为a2,由运动学方程有:v1=a1t,v2=a2t…③

    s=

    1

    2a2t2…④

    设该过程中外力的平均功率为P,对金属杆和斜面体组成的系统,由功能关系得:

    Pt=

    1

    2m1v12+

    1

    2m2v22+m1gh…⑤

    由①式和③~⑤式可得:P=

    2(m1h2+m2s2)+m1ght2

    t3.

    答:(1)该过程中金属杆受到的合外力F=

    2m1h

    t2;

    (2)该过程中水平推力的平均功率P=

    2(m1h2+m2s2)+m1ght2

    t3.

    点评:

    本题考点: 功率、平均功率和瞬时功率;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.

    考点点评: 本题关键是掌握好系统能量转化和守恒的应用,这个要综合考虑好各个物体的能量变化,比单个物体的能量转化和守恒难很多.

相关问题