分析 (1)物塊恰好能靜止在箱的后壁,知木塊在豎直方向上受重力和滑動摩擦力平衡;再對整體分析,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度的大小,然后聯(lián)立求出動摩擦因數(shù).
(2)木箱在水平拉力F=9N的作用下由靜止向右做勻加速直線運(yùn)動,撤去拉力后木箱與滑塊都做勻減速運(yùn)動,使用牛頓第二定律求出各自的加速度,然后結(jié)合運(yùn)動學(xué)的公式求解即可;
(3求出各自的位移,然后結(jié)合功能關(guān)系即可求出.
解答 解:(1)水平拉力F0=66N拉木箱時(shí),由牛頓第二定律得:
F0-μ1(m+M)g=(m+M)a,
求得共同的加速度:a=20m/s2,
物塊與木箱之間的作用力:N=ma0=1×18=20N,
恰好能靜止在箱的后壁,知木塊在豎直方向上受重力和滑動摩擦力平衡,即:μ0N=mg,
所以:{μ}_{0}=\frac{mg}{N}=\frac{1×10}{20}=0.5,
所以:{μ}_{2}=\frac{1}{5}{μ}_{0}=\frac{1}{5}×0.5=0.1,
(2)木箱與地面之間的摩擦力:f1=μ1(m+M)g=0.2×(1+2)×10=6N,
物塊與摩擦之間的滑動摩擦力:f2=μ2mg=\frac{1}{9}×1×10=1N,
由題意,當(dāng)撤去拉力后,物塊相對于木箱向前運(yùn)動,所以物塊受到的摩擦力的方向向后,加速度:{a}_{2}=-\frac{{f}_{2}}{m}=-\frac{1}{1}=-1m/{s}^{2}
木箱受到地面對木箱的向后的摩擦力和物塊對木箱的向前的摩擦力,加速度:{a}_{1}=\frac{-{f}_{1}+{f}_{2}}{M}=\frac{-6+1}{2}=-2.5m/{s}^{2}
由于木箱的加速度大于物塊的加速度,可知木箱先停止運(yùn)動,當(dāng)木箱停止運(yùn)動后,由于物塊與木箱之間的摩擦力小于木箱與地面之間的最大靜摩擦力,所以木箱相對于地面靜止,物塊繼續(xù)在木箱內(nèi)滑動,直到停止.
設(shè)撤去拉力時(shí)木箱的速度為v,則撤去拉力后木箱的位移:{x}_{1}=\frac{0-{v}^{2}}{2{a}_{1}}=-\frac{{v}^{2}}{2{a}_{1}};
滑塊的位移:{x}_{2}=-\frac{{v}^{2}}{2{a}_{2}}
由x2-x1=L
聯(lián)立得:v=4m/s,x1=3.2m,x2=8m
撤去拉力前木箱與物塊整體受到水平拉力和地面的摩擦力的作用,由動量定理得:
(F-f1)t=(M+m)v
所以:t=\frac{(M+m)v}{F-{f}_{1}}=\frac{(2+1)×4}{9-6}=4s
(3)木箱與物塊整體的加速度:{a}_{3}=\frac{F-{f}_{2}}{M+m}=\frac{9-6}{2+1}=1m/{s}^{2}
整體的位移:{x}_{3}=\frac{1}{2}{a}_{3}{t}^{2}=\frac{1}{2}×1×{4}^{2}=8m
根據(jù)功能關(guān)系,在整個的過程中產(chǎn)生的熱量:Q=f1(x1+x3)+f2(x2-x1)
代入數(shù)據(jù)得:Q=72.0J
答:(1)物塊與木箱底板間的動摩擦因數(shù)是0.1;
(2)拉力F的作用時(shí)間是4s;
(3)第二種情況下,整個過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量是72J.
點(diǎn)評 該題屬于牛頓第二定律的應(yīng)用中多物體多過程的類型,由于涉及的過程比較多,要注意理清頭緒,理清每一個對應(yīng)的過程,然后再結(jié)合題意分析解答.
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | F增大,Ep增大 | B. | F減小,Ep減小 | C. | F減小,Ep不變 | D. | F減小,Ep增大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | P可能只受一個力 | |
B. | P不可能只受二個力 | |
C. | P受到器壁AB壓力的同時(shí)必定受到受到器壁AB的摩擦力 | |
D. | P可能只受三個力 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 重物還能上升2s,然后落下 | B. | 重物離地最大高度為180m | ||
C. | 再經(jīng)過2\sqrt{5}s,重物落地 | D. | 再經(jīng)過10s,重物落地 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 它繞太陽運(yùn)動的角速度比地球繞太陽運(yùn)行的角速度小 | |
B. | 它繞太陽運(yùn)行的角速度與地球繞太陽運(yùn)行的角速度相等 | |
C. | 它繞太陽運(yùn)行的線速度比地球繞太陽運(yùn)行的線速度大 | |
D. | 它繞太陽運(yùn)行的線速度與地球繞太陽運(yùn)行的線速度相等 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 物塊和子彈一起做勻速圓周運(yùn)動的周期為1.5t0 | |
B. | 物塊和子彈在最高點(diǎn)時(shí)繩子張力為mg | |
C. | 子彈和木塊整體在最高點(diǎn)的速度小于\sqrt{gl} | |
D. | 子彈和木塊整體在最高點(diǎn)的速度等于\sqrt{gl} |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | EpA>EpB,EA>EB | B. | EpA>EpB,EA<EB | C. | EpA<EpB,EA<EB | D. | EpA<EpB,EA>EB |
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