题目:
一个质量为$m$的物体,在平行于斜面向上的恒力$F$作用下,从斜面底端沿光滑斜面向上运动,到达斜面上的某一点时,其动能恰好为零,则在此过程中物体克服摩擦力做的功可能为:
A. $F^{2} times frac{mg^{2}L}{2}$
B. $FL$
C. $mgsintheta + FL$
D. $mgsintheta - Fcostheta$
相关例题:
在解答这道题目时,我们需要考虑物体在运动过程中受到的力以及动能的变化。在这个问题中,物体受到恒力$F$、重力$mg$和摩擦力。物体从斜面底端开始向上运动,到达某点时动能恰好为零,说明在此过程中,物体的重力势能和动能相互转化,但总机械能保持不变。
解题步骤:
1. 根据动能定理,物体动能的变化量等于合外力对物体做的功,即$Delta E_{k} = W_{合}$。
2. 由于物体在运动过程中只有重力做功,所以物体的机械能保持不变。
3. 根据题目条件,物体的动能恰好为零,说明在此过程中物体克服摩擦力做的功等于物体增加的重力势能。
具体解答过程如下:
A选项:根据动能定理,物体克服摩擦力做的功等于摩擦力对物体做的功,即$W_{f} = - Delta E_{k}$。由于物体的动能恰好为零,所以摩擦力对物体做的功等于$- F^{2} times frac{mg^{2}L}{2}$。因此A选项正确。
B选项:根据题目条件,物体的动能恰好为零,所以在此过程中物体克服重力做的功等于零。由于物体受到的力只有重力$F$和摩擦力$F_{f}$,所以重力做的功等于摩擦力对物体做的功加上恒力$F$对物体做的功。因此摩擦力对物体做的功等于FL。所以B选项正确。
C选项:如果摩擦力大于重力沿斜面向下的分力$mgsintheta$,那么摩擦力对物体做的功大于零,物体的动能会增加。因此C选项错误。
D选项:如果恒力大于斜面对物体的支持力(即小于重力垂直于斜面分力),那么恒力对物体做的功大于零,物体的动能会增加。因此D选项错误。
综上所述,答案为A和B。
题目:高二物理每日一题12:一个质量为m的物体,在两个大小相等、夹角为θ(0°<θ<90°)的力F作用下,产生恒定的加速度a,求物体的质量为多少时,物体的加速度最大?
相关例题:在两个大小相等、夹角为θ(0°<θ<90°)的力F作用下,物体产生恒定的加速度a与质量m的关系。
解答:当θ=45°时,物体受到的合力最大,此时物体质量为m/√2。当物体质量小于m/√2时,物体受到的合力小于恒定的加速度a,因此物体的加速度随着质量的增加而增加;当物体质量大于m/√2时,物体受到的合力大于恒定的加速度a,此时物体的加速度随着质量的增加而减小。因此,当物体质量为m/√2时,物体的加速度最大。
例题分析:本题主要考察了力的合成与分解、牛顿第二定律的应用等知识。解题的关键在于理解合力与加速度的关系,以及掌握如何根据已知条件求解未知量。解题过程中需要注意角度的范围和角度对合力大小的影响。
题目:
一个质量为$m$的物体,在平行于斜面向上的恒力$F$作用下,从斜面底端A点静止开始运动,到达斜面中点B时,突然撤去力$F$,已知斜面与物体间的动摩擦因数为$mu $,斜面与水平面夹角为$theta $,求:
(1)物体到达B点时的速度;
(2)物体返回A点时的速度;
(3)物体从A到B与从B返回到A的过程中,摩擦力对物体做功之比。
相关例题:
在解答题目时,请注意以下几点:
1. 物体在斜面上受到的力包括重力、支持力和摩擦力。在解答过程中,需要分别对这三个力进行受力分析,并求出相应的力和位移。
2. 在解答过程中,需要使用牛顿第二定律和运动学公式来求解物体的加速度和速度。
3. 在解答过程中,需要使用动能定理来求解摩擦力对物体做功的大小。
常见问题:
1. 物体在斜面上受到的摩擦力是如何计算的?
2. 动能定理在求解摩擦力做功时有什么应用?
3. 如何比较两个过程中摩擦力做功的大小?
4. 在解答题目时需要注意哪些细节?
答案:
(1)物体在恒力$F$的作用下,从A到B的过程中,根据牛顿第二定律可得:$F - mgsintheta - mu mgcostheta = ma$,其中位移为斜面长度的一半,即$x = frac{L}{2}$。根据运动学公式可得:$v^{2} = 2ax = 2(F - mgsintheta - mu mgcostheta)frac{L}{2}$,解得物体到达B点时的速度为:$v = sqrt{frac{F(L - mu gLsintheta)}{mcos^{2}theta}}$。
(2)当撤去力$F$后,物体在摩擦力的作用下返回A点,根据牛顿第二定律可得:$- mu mgcostheta = ma^{prime}$,其中位移为斜面长度L。根据动能定理可得:$- W_{f} = frac{1}{2}mv^{2} - frac{1}{2}mv_{0}^{2}$,其中$W_{f}$为摩擦力对物体做的功。解得物体返回A点时的速度为:$v_{0} = sqrt{frac{FL - mu gL^{2}sintheta}{m}}$。
(3)根据动能定理可得:$W_{f1} + W_{f2} = 0$,其中$W_{f1}$为物体从A到B过程中摩擦力做的功,$W_{f2}$为物体从B返回到A过程中摩擦力做的功。解得摩擦力对物体做功之比为:$frac{W_{f1}}{W_{f2}} = frac{mu gLsintheta}{L}$。