高中 | 斜面问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

斜面问题

可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图所示,有一企鹅在倾斜冰面上,先以加速度$a_{1} = 0.5\;\rm m/s^{2}$从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”,$8\;\rm s$时,突然卧倒以加速度大小为$a_{2} = 4\;\rm m/s^{2}$肚皮贴着冰面匀减速向前滑行,直到最高点。求:

企鹅向上奔跑的位移大小;

[["

企鹅向上奔跑的位移大小为$16\\;\\rm m$

"]]

企鹅向上“奔跑”的位移大小为$x_{1} = \dfrac{1}{2}a_{1}t_{1}^{2}$

代入数据解得$x_{1} = \dfrac{1}{2}a_{1}t_{1}^{2} = \dfrac{1}{2} \times 0.5 \times 8^{2}\;\rm m = 16\;\rm m$

企鹅在冰面向上运动的最大距离和总时间;

[["

企鹅在冰面向上运动的最大距离为$18\\;\\rm m$,总时间为$9\\;\\rm s$

"]]

$8\;\rm s$末速度大小

$v_{1}=a_{1}t_{1}=0.5\times 8\;\rm m/s=4\;\rm m/s$

$8\;\rm s$末减速滑行,根据$v_{2}^{2} − v_{1}^{2} = -2a_{2}x_{2}$可得

$0-\left( 4\;\rm m/s\right)^{2}=-2\times4m/s\times x_{2}$

解得

$x_{2}=2\;\rm m$

故企鹅上滑的距离为$2\;\rm m$

企鹅在冰面向上运动的最大距离为

$x=x_{1}+x_{2}=16\;\rm m+2\;\rm m=18\;\rm m$

上滑时间$t_{2} = \dfrac{v_{1}}{a_{1}} = \dfrac{4}{4}s = 1\;\rm s$

总时间

$t=t_{1}+t_{2}=8\;\rm s+1\;\rm s=9\;\rm s$

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如图为游乐场滑道的示意图,内壁光滑的水平半圆形管道与倾角的倾斜管道和水平直管道顺滑连接,管道的端离管道所在平面的高度,管道的跨度,离水面的高.质量的游客(可视为质点)从端静止滑下,游客与管道的动摩擦因数,与管道的动摩擦因数,游客经过点时速度大小不变,整个过程空气阻力不计,重力加速度取。(,)求: 如图所示,小球从平台上抛出,正好落在临近平台的一倾角为的光滑斜面上,且速度方向恰好沿斜面,并沿光滑斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差,重力加速度取,,,求 如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好无碰撞地落在邻近平台的一倾角为的斜面顶端,并沿斜面下滑。已知斜面高度,斜面顶端与平台的高度差,小球与斜面的动摩擦因数,重力加速度取,,。求: 如图所示,质量为的物体在沿斜面的恒力作用下从底端沿斜面向上匀速运动到顶端,斜面高,倾斜角为。现撤去力,将物体放在斜面顶端,发现物体在轻微扰动后可匀速下滑,重力加速度大小为。则在物体上升过程中,恒力做的功为 如图甲所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,细线一端与可看成质点的质量为的小球相连,另一端穿入小孔与力传感器(位于斜面体内部)连接,传感器可实时记录细线拉力大小及扫过的角度。初始时,细线水平,小球位于小孔的右侧,现敲击小球,使小球获得一平行于斜面向上的初速度,测得细线拉力的大小随细线扫过角度的变化图像如图乙所示,图中已知,小球到点距离为,重力加速度为,则下列说法正确的是 如图所示,将质量为的小球从倾角的光滑斜面上点以速度水平抛出(即),小球运动到点,已知间的高度,重力加速度取,则小球从点运动到点所用的时间和到达点时的速度大小分别为
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