问题描述:
在科技创新活动中,小华同学根据磁铁同性相斥原理设计了用机器人操作的磁力运动输(如图甲所示).在光滑水平面AB上(如图乙所示),机器人用大小不变的电磁力F推动质量为m=1kg的小滑块从A点由静止开始作匀加速直线运动.小滑块到达B点时机器人撤去电磁力F,小滑块冲上光滑斜面(设经过B点前后速率不变),最高能到达C点.机器人用速度传感器测量小滑块在ABC过程的瞬时速度大小并记录如下:
t(s) | 0 | 0.2 | 0.4 | … | 2.2 | 2.4 | 2.6 | … |
v(m/s) | 0 | 0.4 | 0.8 | … | 3.0 | 2.0 | 1.0 | … |
(2)斜面的倾角α大小;
(3)t=2.1s时物体的速度大小.
最佳答案:
(1)物体从A到B的加速度为:a1=
△v1 |
△t1 |
0.8-0.4 |
0.4-0.2 |
根据牛顿第二定律得,恒力F的大小为:F=ma1=1×2N=2N.
(2)物体从B到C的加速度大小为:a2=
△v2 |
△t2 |
2-1 |
2.6-2.4 |
根据牛顿第二定律得:mgsinα=ma2;
解得:α=30°.
(3)设小滑块到B点时的速度为vB,研究在0.4s~2.2s时间内从v=0.8m/s到B点过程,vB=0.8+a1t1;
从B点到v=3m/s过程,3=vB-a2t2;
而t1+t2=2.2-0.4
解得:t1=1.6s,t2=0.2s,vB=4m/s
所以,当t=2s时物体刚好到达B点,当t′=2.1s时,v=vB-a2(t′-2)=3.5m/s.
答:
(1)恒力F的大小为2N.
(2)斜面的倾角为30°.
(3)t=2.1s时物体的速度大小为3.5m/s