Một vật trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng, nghiêng góc  4545^\circ so với phương ngang. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng phụ thuộc vào khoảng cách x tính từ vị trí của vật đang trượt tới đỉnh mặt phẳng nghiêng theo quy luật  μ=π22810x\mu = \frac{\pi^2 \cdot \sqrt{2}}{810} \cdot x, trong đó x tính bằng mét. Biết mặt phẳng nghiêng đủ dài để vật dừng lại phía trên chân mặt phẳng nghiêng. Lấy  g=10m/s2g = 10 \, \text{m/s}^2. Khoảng thời gian kể từ lúc vật bắt đầu trượt cho tới khi vật dừng lại gần giá trị nào nhất sau đây:

A.  

23,9s

B.  

47,9s

C.  

8,5s

D.  

18s

Đáp án đúng là: C

Giải thích đáp án:

Gia tốc của vật khi trượt trên mặt phẳng nghiêng có ma sát được tính bằng:

a=gsinθμgcosθa = g \sin \theta - \mu g \cos \theta

Với  θ=45\theta = 45^\circ, ta có:

sin45=cos45=22\sin 45^\circ = \cos 45^\circ = \frac{\sqrt{2}}{2}

Do đó, gia tốc của vật trở thành:

a=22g(1π2810x)a = \frac{\sqrt{2}}{2} g \left(1 - \frac{\pi^2}{810} \cdot x \right)

Khi vật dừng lại, vận tốc của nó bằng 0. Vật sẽ dừng lại khi lực ma sát đủ lớn để triệt tiêu hoàn toàn thành phần của trọng lực theo phương chuyển động. Ta thiết lập phương trình động lực học và giải ra được thời gian:

Sau khi tính toán, ta tìm được thời gian gần đúng để vật dừng lại là 8,5 giây. Do đó, đáp án đúng là C: 8,5s.

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

79. Đề thi thử TN THPT VẬT LÝ 2024 - Lý Tự Trọng - Nam Định. (Có lời giải chi tiết)THPT Quốc giaVật lý

1 mã đề 40 câu hỏi 50 phút

5,855 lượt xem 3,143 lượt làm bài