Question

如圖1所示，物體A重100N，放在水平桌面上．物體B重40N，被懸掛在動(dòng)滑輪的掛鉤上．物體B在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)并通過(guò)滑輪組牽拉物體A．不計(jì)滑輪自重和滑輪與軸間的摩擦．當(dāng)物體B下降H后會(huì)落在地面上，從而停止對(duì)物體A的拉動(dòng)．在右墻面上安裝有“測(cè)距傳感器”，它發(fā)出的超聲波遇到物體A會(huì)反射回傳感器，通過(guò)計(jì)算機(jī)能自動(dòng)計(jì)算出物體A與傳感器的距離（s），自動(dòng)顯示出 距離-時(shí)間（s-t）圖象，如圖2所示（其中0秒至4秒為傾斜向下的直線，4秒至6秒為曲線，6秒以后為水平直線）．如果0秒時(shí)剛好是如圖所示情境，試求：
①0秒至4秒期間，物體A受到繩子的拉力為

20

N，拉力對(duì)物體A作的功大小是

60

J．
②4秒至6秒期間，物體A受到的水平方向的合力

不等于

（填“等于”或“不等于”）零．
③物體A靜止以后，“測(cè)距傳感器”發(fā)出的超聲波，要經(jīng)過(guò)大約

5.88

 ms時(shí)間才能收到反射波．
④0秒時(shí)，物體B到地面的距離H是

1.5

m．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖1所示判斷滑輪組承重繩子的股數(shù)，然后求出與A相連的繩子拉力大�。蝗缓蟾鶕�(jù)圖2所示s-t圖象求出物體A的路程，然后由功的公式W=Fs求出拉力的功．
（2）由圖2所示s-t圖象判斷4～6s內(nèi)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，然后根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)求物體A在水平方向上受的合力．
（3）由圖2中的s-t圖象求出物體A靜止時(shí)到傳感器的距離，然后由速度公式的變形公式求出回聲時(shí)間．
（4）由圖2所示的s-t圖象求出0s時(shí)，物體到傳感器的距離，求出物體B落地時(shí)物體A到傳感器的距離，然后求出物體B到地面的距離．

解答：解：（1）由圖1可知，滑輪組繩子的承重股數(shù)是2，則繩子的拉力F=

1

2

G_B=

1

2

×40N=20N，由圖2所示s-t圖象可知，t=0s時(shí)，物體A距離傳感器的距離是5m，物體B落地時(shí)，物體距離傳感器的距離是2m，則在拉力F作用下，物體A的路程是5m-2m=3m，拉力對(duì)物體A做的功W=Fs=20N×3m=60J．
（2）由圖2所示s-t圖象可知在4～6s內(nèi)，s-t圖象是曲線，物體A做變速運(yùn)動(dòng)，處于不平衡狀態(tài)，不受平衡力作用，即所受合力不等于零．
（3）物體A靜止后位置不再發(fā)生變化，由圖2所示s-t圖象可知，物體A靜止時(shí)，物體A距傳感器的距離是1m，則超聲波返回測(cè)距儀的路程s=2m，
∵v=

s

t

，∴測(cè)距傳感器”發(fā)出的超聲波，經(jīng)過(guò)t=

s

v

=

2m

340m/s

≈0.00588s=5.88ms才能傳回傳感器．
（4）由圖2所示s-t圖象可知，t=0s時(shí)，物體A距傳感器的距離是5m，物體B落地時(shí)，物體距離傳感器的距離是2m，則在此期間物體A前進(jìn)的距離是5m-2m=3m，
則物體B距地面的高度H=

3m

2

=1.5m．
故答案為：（1）20；60；（2）不等于；（3）5.88；（4）1.5．

點(diǎn)評(píng)：本題難度較大，分析清楚圖2所示s-t圖象、明確滑輪組承重繩子的股數(shù)、熟練應(yīng)用速度公式的變形公式是正確解題的關(guān)鍵．