EJU 2010 年第 2 回 物理 第 2 题

考点
摩擦力、功与动能
领域
力学
难度
中等
标准答案
②

解析摘要

标准解析

由匀减速速度得到动能曲线

进入粗糙面前没有水平阻力,物体速率保持不变,动能也保持不变。进入后,支持力等于重力,滑动摩擦力大小为 f=μmgf=\mu mg,因此停止前的减速度大小为 a=μga=\mu g,速度为 v=v0−μgtv=v_0-\mu gt。

把速度代入动能表达式,得到

K(t)=12m(v0−μgt)2,0≤t≤v0μg.K(t)=\frac12m(v_0-\mu gt)^2,\qquad 0\le t\le \frac{v_0}{\mu g}.

它是下降的二次曲线,而不是直线。曲线斜率为 dK/dt=−μmg(v0−μgt)dK/dt=-\mu mg(v_0-\mu gt):刚进入粗面时下降较快,随着速率减小,下降逐渐变缓。停止时速度为零,动能和斜率都为零。

停止后不再继续滑动,动能保持零,不能把二次式无条件延长到停止时刻之后。符合“先恒定、后下降变缓、最后贴住时间轴”的图像就是所求。

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