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提问 

如图,将质量m=2kg的圆环套在与水平面成37°角的直杆上,直杆固定不动,环的直径略大于杆的截面直径,环与杆间动摩擦因数μ=0.5,对环施加一个竖直向上的拉力F,使环


时间: 2016-9-10 分类: 作业习题  【来自ip: 12.183.182.41 的 热心网友 咨询】 手机版
 问题补充 如图,将质量m=2kg的圆环套在与水平面成37°角的直杆上,直杆固定不动,环的直径略大于杆的截面直径,环与杆间动摩擦因数μ=0.5,对环施加一个竖直向上的拉力F,使环由静止开始运动,已知t=1s?内环通过的位移为0.5m.
(1)若环沿杆向下运动,求F的大小;
(2)若环沿杆向上运动,且t=1s时撤去拉力,求环沿杆向上运动过程中克服摩擦力做功的大小.

  网友答案:
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1楼
解:(1)环做匀加速运动:a=数学公式=1m/s2?????????????????????????????
向下运动时,F<mg,据牛顿第二定律,有:
(mg-F)sin37°-μ(mg-F)cos37°=ma??????????????????
代入数据得:F=10N??????????????????????????????????????
(2)向上运动时,F>mg,据牛顿第二定律:
(F-mg)sin37°-μ(F-mg)cos37°=ma
代入数据得:F=30N??????????????????????????????????????
即若环沿杆向上运动:f1=μ(Fcos37°-mg?cos37°)=4N
1s内克服摩擦力做功:W1=f1s1=2J????????????????????????
撤去力F后:f2=μmg?cos37°=8N
环减速上升:a2=g?sin37°+μg?cos37°=10m/s2
s2=数学公式=0.05m,W2=f2s2=0.4J????????
向上运动中克服摩擦力做功为:W=W1+W2=2.4J?????????
答:(1)若环沿杆向下运动,求F的大小为10N;
(2)若环沿杆向上运动,且t=1s时撤去拉力,环沿杆向上运动过程中克服摩擦力做功的大小为2.4J.
解析分析:(1)先根据位移时间公式求出加速度,然后对环受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律列方程求解;
(2)根据位移时间公式求出加速度,然后对环受力分析,受重力、拉力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律列方程求解出拉力F;撤去拉力后,先根据牛顿第二定律求加速度,求出最大位移,然后求解克服摩擦力做功的大小.

点评:本题是先根据运动情况求解加速度,然后再运用牛顿第二定律求出合力,确定物体的受力情况.
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