(1)设斜面倾角为θ,在物体匀速运动时,对物体受力分析可得,
F-mgsinθ=0
当用3F的拉力时,设物体的加速度为a,到达顶端时速度为V,
由牛顿第二定律可得,
3F-mgsinθ=ma
由速度位移的关系式可得,
v2-0=2aL
解得v=2
,
FL m
(2)设3F的拉力至少作用t1时间,加速度为a1,撤去后加速度大小为a2
由牛顿第二定律可得,
3F-mgsinθ=ma1
F=mgsinθ=ma2
物体加速上升的位移为,
S1=
a1t12 1 2
物体减速上升的位移为,
S2=Vt-
a2t22 1 2
物体运动的总位移等于斜面的长度L,
即 S1+S2=L
因为加速的末速度就是减速过程的初速度,
即 V=a1t1=a2t2
由以上方程联立解得 t1=
.
mL 3F
答:(1)所以物体到达斜面顶端的速度为2
,
FL m
(2)3F力作用的时间为
.
mL 3F