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高中 | 斜面问题题目答案及解析如下,仅供参考!
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($a$)所示为一款滑杆运输装置自动回拉系统,滑杆与水平面的夹角为$30^\circ$,滑杆上套着一质量$m=1.0\;\rm kg$的小球(可视为质点)。某次测试中,该系统向小球提供沿滑杆方向的外力$F$,小球从$A$点静止出发,规定沿滑杆向上为$F$的正方向,$F$随小球与$A$点间距离$x$的变化关系如图($b$)所示,小球所受摩擦力可忽略不计,$g$取$10\;\rm m/s^{2}$,则小球$(\qquad)$
从$A$点开始$0\\sim 2\\;\\rm m$运动过程中加速度大小为$10\\;\\rm m/s^{2}$
","在$x=4\\;\\rm m$时速度大小为$0$
","从$A$点开始$0\\sim 2\\;\\rm m$运动的时间大于$2\\sim 4\\;\\rm m$的时间
","从$A$点开始$0\\sim 2\\;\\rm m$运动的时间小于$2\\sim 4\\;\\rm m$的时间
"]$\rm A$.$0\sim 2\;\rm m$运动过程中沿杆方向受力分析$F-mg\sin30^{\circ}=ma_{1}$
解得$a_{1}=15\;\rm m/s^{2}$,故$\rm A$错误;
$\rm BCD$.$2\sim 4\;\rm m$运动过程中沿杆方向受力分析$F+mg\sin30^\circ=ma_{2}$
解得$a_{2}=-15\;\rm m/s^{2}$
运动到$2\;\rm m$时的时间$t_{1}=\sqrt{\dfrac{2x}{a_{1}}}$,解得$t_{1}=\dfrac{2}{\sqrt{15}}\;\rm s$
运动到$2\;\rm m$时的速度$v_{2}=a_{1}t_{1}$,解得$v_{2}=2\sqrt{15}\;\rm m/s$
由$x=v_{2}t_{2}+\dfrac{1}{2}a_{2}t_{2}^{2}$可得$2\sim 4\;\rm m$的运动时间$t_{2}=\dfrac{2}{\sqrt{15}}\;\rm s$,即从$A$点开始$0\sim 2\;\rm m$运动的时间小于$2\sim 4\;\rm m$的时间,由$v=v_{2}+a_{2}t_{2}$可得$x=4\;\rm m$的速度$v=0$,故$\rm B$正确,$\rm CD$错误。
故选:$\rm B$。
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