如圖(a)所示,在足夠長(zhǎng)的光滑水平面上,放置一長(zhǎng)為L=1m、質(zhì)量為m1=0.5kg的木板A,一質(zhì)量為m2=1kg的小物體B以初速度v0滑上A的上表面的同時(shí)對(duì)A施加一個(gè)水平向右的力FAB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,g=10m/s2;小物體BA上運(yùn)動(dòng)的路程SF力的關(guān)系如圖(b)所示。求:v0F1、F2。
(1)4m/s;(2)3N;(3)9N
(1)由圖象可看出當(dāng)F≤1N時(shí),B物體在A板上的路程始終等于板長(zhǎng)L,當(dāng)F=1N時(shí),剛好不從A板右端掉下,此后AB一起相對(duì)靜止并加速運(yùn)動(dòng)。
設(shè)B物體的加速度為a2,A板的加速度為a1,分別由牛頓第二定律:
μm2gm2a2 ············································································································ ①
Fμm2gm1a1 ······································································································· ②
設(shè)B運(yùn)動(dòng)的位移為S2,A運(yùn)動(dòng)的位移為S1,經(jīng)過t時(shí)間兩者速度均為v,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:
SBt ············································································································· ③
SAt ·················································································································· ④
vv0a2ta1t········································································································· ⑤
BA上相對(duì)A向右運(yùn)動(dòng)的路程SSBSA ······································································ ⑥
聯(lián)立①②③④⑤⑥解得:S=··············································································· ⑦
F=1N,S=1m代入,解得:v0=4m/s
(2)根據(jù)⑦式分析可知,當(dāng)1N≤FF1時(shí),隨著F力增大,S減小,當(dāng)FF1時(shí),出現(xiàn)S突變,說明此時(shí)AB在達(dá)到共同速度后,恰好再次發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),B將會(huì)從A板左端掉下。
對(duì)AB恰好發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),B的加速度為a2,則整體加速度也為a2,由牛頓第二定律:
F1=(m1m2)a2········································································································ ⑧
聯(lián)立①⑧解得解得F1=3N
(3)此時(shí)BA上運(yùn)動(dòng)的路程為S1==m
當(dāng)FF1時(shí),物體BA板上的路程為B相對(duì)A向右運(yùn)動(dòng)的路程的兩倍。
故當(dāng)FF2時(shí),將S=0.5S1代入⑦式解得:F2=9N
【評(píng)析】本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律;瑝K問題是物理模型中非常重要的模型,是學(xué)生物理建模能力培養(yǎng)的典型模型;瑝K問題的解決非常靈活,針對(duì)受力分析、運(yùn)動(dòng)分析以及牛頓第二定律的掌握,還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分析,特別是摩擦力的變化與轉(zhuǎn)型,都是難點(diǎn)所在。本題通過非常規(guī)的圖象來分析滑塊的運(yùn)動(dòng),能從圖中讀懂物體的運(yùn)動(dòng)。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

下列各圖分別表示甲、乙、丙、丁四個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況或其所受合外力的情況。其中(甲)圖是位移-時(shí)間圖象;(乙)圖是速度-時(shí)間圖象;(丙)圖是的加速度-時(shí)間圖象;(。﹫D是合外力-時(shí)間圖象。四幅圖中的圖線都是直線。從這些圖象中可以判斷出這四個(gè)物體的某些運(yùn)動(dòng)特征,則下列有關(guān)說法中正確的是
A.甲物體受到的合外力越來越大B.乙物體的加速度保持不變
C.丙物體的速度保持不變D.丁物體做的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

質(zhì)量為m1的物體放在A地的地面上,用豎直向上的力F拉物體,物體在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的加速度與拉力的關(guān)系如圖4中直線A所示;質(zhì)量為m2的物體在B地的地面上做類似的實(shí)驗(yàn),得到加速度與拉力的關(guān)系如圖4中直線B所示,A、B兩直線相交縱軸于同一點(diǎn),設(shè)A、B兩地的重力加速度分別為g1和g2,由圖可知 (    )

A.
B.
C. 
D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

彈簧秤上掛一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體,在下列各情況下,彈簧秤的示數(shù)為多少?(g=10m/s2)
(1)以5m/s的速度勻速上升或下降;
(2)以5m/s2加速度豎直加速上升;
(3)以5m/s2的加速度豎直加速下降;
(4)以重力加速度g豎直加速下降。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

圖(1)表示用水平恒力F拉動(dòng)水平面上的物體,使其做勻加速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)改變拉力的大小時(shí),相對(duì)應(yīng)的勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a也會(huì)變化,a和F的關(guān)系如圖(2)所示。
小題1:該物體的質(zhì)量為多少?
小題2:在該物體上放一個(gè)與該物體質(zhì)量相同的砝碼,保持砝碼與該物體相對(duì)靜止,其他條件不變,請(qǐng)?jiān)趫D2的坐標(biāo)上畫出相應(yīng)的a——F圖線。
小題3:由圖線還可以得到什么物理量?(要求寫出相應(yīng)的表達(dá)式或數(shù)值)選題理由:學(xué)會(huì)讀圖,利用圖象處理問題

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一個(gè)劈形物體P置于固定的光滑斜面Q上,P的上表面光滑且水平,在P上放一個(gè)小物體M.現(xiàn)將P由靜止釋放,則小物體M在碰到斜面之前的運(yùn)動(dòng)是(   )
A.勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.自由落體運(yùn)動(dòng)
D.平拋運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

質(zhì)量為103kg的車中用細(xì)線懸掛一個(gè)質(zhì)量較小的球,車在水平拉力作用下在水平公路上作直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)懸線向右偏且與豎直方向成45°角,當(dāng)撤去拉力后懸線向左偏且與豎直方向成45°角,求拉力的大小和方向。(g=10m/s2

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

有一個(gè)人站在升降機(jī)中,發(fā)現(xiàn)人對(duì)升降機(jī)底板的壓力超過人的重力,即出現(xiàn)超重現(xiàn)象,則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是( 。
A.向上做減速運(yùn)動(dòng)B.向上做加速運(yùn)動(dòng)
C.向下做加速運(yùn)動(dòng)D.以上三種情況都有可能

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,有一質(zhì)量為M的斜面a放在傳感器平板C上,通過傳感器可顯示a、c間的作用力.斜面a上有一質(zhì)量為m的木塊b,斜面a和平板c均靜止不動(dòng),但發(fā)現(xiàn)傳感器示數(shù)小于(M+m)g,則由此可知木塊b的運(yùn)動(dòng)情況可能是( 。
A.木塊b正在勻速下滑
B.木塊b正在沿斜面勻加速下滑
C.木塊b正在沿斜面勻減速下滑
D.木塊b正在沿斜面勻減速上滑

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同步練習(xí)冊(cè)答案