| 斜面问题 题目答案及解析

稿件来源:高途

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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

如图所示,一滑块从固定的斜面底端$A$处冲上粗糙的斜面,到达某一高度后返回$A$。下列各图分别表示滑块在斜面上运动的速度$v$、加速度$a$、势能$E_{\rm p}$、机械能$E$随时间变化的图像,可能正确的是$(\qquad)$

["

","

","

","

"]
[["BC"]]

$\rm A$.滑块在斜面上运动过程中,由于存在摩擦力,机械能不断减小,经过同一点时下滑的速度小于上滑的速度,回到出发点时的速度比出发时的初速度小。故$\rm A$错误;

$\rm B$.设斜面的倾角为$\alpha$.物体在上滑与下滑两个过程中,所受的合力方向均沿斜面向下,加速度方向相同。

设上滑与下滑两个过程加速度大小分别为$a_{1}$$a_{2}$

根据牛顿第二定律得:$mg\sin\alpha+\mu mg\cos\alpha=ma_{1}$$mg\sin\alpha-\mu mg\cos\alpha=ma_{2}$

则得:$a_{1}=g\sin\alpha+\mu g\cos\alpha$$a_{2}=g\sin\alpha-\mu g\cos\alpha$

则有:$a_{1}\gt a_{2}$,故$\rm B$正确;

$\rm C$.在上滑过程中:上滑的位移大小为:$x_{1}=v_{0}t-\dfrac{1}{2}a_{1}t^{2}$

重力势能为:$E_{\rm p}=mgx_{1}\sin\alpha=mg\sin\alpha \left(v_{0}t-\dfrac{1}{2}a_{1}t^{2}\right)$为抛物线方程。

下滑过程:重力势能为$E_{\rm p}=mg \left[H-a^{2}(t-t_{0})^{2}\sin\alpha \right]$

$H$为斜面的最大高度,$t0$是上滑的时间,此为开口向下的抛物线方程。所以$C$是可能的。故$\rm C$正确;

$\rm D$.由于物体克服摩擦力做功,其机械能不断减小,根据功能关系得:

$E=E_{0}-f_{1}x=E_{0}-f_{1}\cdot \left(v_{0}t-\dfrac{1}{2}a_{1}t^{2}\right)$

可知$E-t$图像应为抛物线。故$\rm D$错误。

故选:$\rm BC$

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