达到24ms,此时撤去拉力。求:(1)物体在运动中受到摩擦力的大小;(2)撤去拉力后物体能继续滑行的距离。【解析】(1)物体受重力、水平拉力、地面的支持力和摩擦力。重力与支持力是一对平衡力。物体做初速度为零的匀加速度直线运动。根据运动学公式有
avtv0v060ms2tt
设物体受到的阻力为f。根据牛顿第二定律有
Ffmaf80N(3分)
所以
(2)撤去拉力后,物体在摩擦力的作用下做匀减速直线运动,末速度为零。根据牛顿第二定律,物体加速度的大小
fa
f40ms2m
所以
x
v2072m(3分)2a
18.(6分)如图所示,一个质量为m的小球用一根长为l的细绳吊在天花板上,给小球一水平初速度,使它做匀速圆周运动,小球运动所在的平面是水平的。已知细绳与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g。求:(1)细绳对小球的拉力;(2)小球做圆周运动的线速度。【解析】小球做匀速圆周运动,绳的拉力和小球重力的合力提供向心力。(1)物体的受力情况如图所示,根据几何关系可知,绳的拉力
F
mg(3分)cos
(2)根据几何关系可知,F合mgta
设小球的线速度为v。根据牛顿第二定律有
F合m
所以
v2lsi
vglsi
ta
(3分)
19.(8分)一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以30ms2的加速度由静止开始做匀加速直线运动,恰在这时,某人骑一辆自行车以60ms的速度匀速驶来,从后边超过汽车。求:(1)汽车追上自行车之前,两者间的最大距离;(2)汽车启动后追上自行车所需的时间。【解析】我们可以用如图所示的vt图来描述汽车和自行车的运动。自行车做匀速直线运动(图中红线),汽车做初速度为零的匀加速直线运动(图中蓝线)。在0t1时间内,自行车的速度大于汽车的速度,所以自行车在汽车的前面运动,且它们的距离越来越大;当tt1时,汽车的速度大于自行车的速度,汽车开始追赶自行车。因此,当tt1,即汽车的速度等于自行车的速度时,两者距离最大。因为汽车和自行车是同时、同地出发,所以当两者运动的位移相等时,汽车追上自行车(设此时tt2)。(在图中vt图线与t轴所围面积表示物体的位移,若要汽车与自行的位移相等,只要图中绿色三角形与黄色三角形面积相等即可,可知t1t2。)
f(1)当vr