(1)物体向上运动过程中,受重力mg,摩擦力Ff,拉力F,设加速度为a1,则有:
F-mgsinθ-Ff=ma1
FN=mgcosθ
又 Ff=μFN
得到:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma1
代入解得:a1=2.0m/s2
所以t=4.0s时物体速度为:v1=a1t=2×4=8.0m/s
(2)绳断后,物体距斜面底端x1=a1t2=×2×16=16m.
断绳后,设加速度为a2,由牛顿第二定律得:
mgsinθ+μmgcosθ=ma2
得:a2=g(sinθ+μcosθ)=10×(0.6+0.25×0.8)=8.0m/s2
物体做减速运动时间为:t2===1.0s
减速运动位移为:x2===4.0m
所以物体沿斜面向上运动的最大位移为:xm=16+4=20m
(3)此后物体沿斜面匀加速下滑,设加速度为a3,则有:
mgsinθ-μmgcosθ=ma3
得:a3=g(sinθ-μcosθ)=10×(0.6-0.25×0.8)=4.0m/s2
设下滑时间为t3,则:x1+x2=a3 t33
解得:t3=s
所以回到斜面底端时的速度大小为:
v=a3t3=4×=12.65m/s
答:(1)绳断时物体的速度大小是8.0m/s.
(2)(2)物体沿斜面向上运动的最大位移为20m;
(3)滑块回到斜面底端时的速度大小为12.65m/s.