Question

【題目】如圖，一個質量為m=2kg的小物塊靜置于足夠長的斜面底端。現對其施加一個沿斜面向上、大小為F=25N的恒力，3s后將F撤去，此時物塊速度達到15m/s。設物塊運動過程中所受摩擦力的大小不變，取g=10m/s2。求：

（1）物塊所受摩擦力的大小；

（2）物塊在斜面上運動離斜面底端的最遠距離；

（3）物塊在斜面上運動的總時間。

Answer 1

【答案】（1）5N（2）37.5m（3）

【解析】試題分析：（1）根據速度公式求出加速度，根據牛頓第二定律求出摩擦力的大小；（2）撤去拉力后物塊繼續上滑，根據牛頓第二定律求出此時的加速度，根據速度位移公式分別求出撤去拉力前的位移和撤去拉力后的位移，兩個位移之和即為物塊在斜面上運動離斜面底端的最遠距離；（3）撤去拉力前的時間已知，根據速度公式求出撤去拉力后的時間，根據牛頓第二定律和位移時間公式求出下滑的時間，三段時間之和即為物塊在斜面上運動的總時間.

（1）根據速度公式得：

解得：

由牛頓第二定律：

解得：f=5N

（2）撤去拉力后物塊繼續上滑：

解得：

則撤力前上滑距離

撤力后上滑距離

物塊在斜面上運動離斜面底端的最遠距離

（3）撤力后物塊上滑：

下滑過程：

解得：

由

解得：

故斜面上運動的總時間為：