【題目】一長(zhǎng)木板在水平地面上運(yùn)動(dòng),在t=0時(shí)刻將一相對(duì)于地面靜止的物塊輕放到木板上以后木板運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖象如圖所示。已知物塊與木板的質(zhì)量相等,物塊與木板間及木板與地面間均有摩擦。物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,且物塊始終在木板上。取重力加速度的大小g="10" m/s2,求:

1)物塊與木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù);

2)從t=0時(shí)刻到物塊與木板均停止運(yùn)動(dòng)時(shí),物塊相對(duì)于木板的位移的大小。

【答案】(102 03 21125m

【解析】試題分析:(1)從t=0時(shí)開(kāi)始,木板對(duì)物塊的摩擦力使物塊由靜止開(kāi)始加速,物塊和地面對(duì)木板的摩擦力使木板減速,直到兩者具有共同速度為止。由題圖可知,在t1=05s時(shí),物塊和木板的速度相同為v1=1m/s。設(shè)t=0t=t1時(shí)間內(nèi),物塊和木板的加速度大小分別為a1a2,則

設(shè)物塊與木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2,根據(jù)牛頓第二定律,

對(duì)物塊有μ1mg=ma1

對(duì)木板有μ1mg+2μ2mg=ma2

聯(lián)立方程得:μ1=02 μ2=03

2)在t1時(shí)刻后,地面對(duì)木板的摩擦力阻礙木板運(yùn)動(dòng),物塊與木板之間的摩擦力改變方向。設(shè)物塊與木板之間的摩擦力大小為f,物塊和木板的加速度大小分別為a′1a′2,由牛頓第二定律得

對(duì)物塊有f=ma′1

對(duì)木板有2mg-f=ma′2

假設(shè)物塊相對(duì)木板靜止,即f<μ1mg,則a′1=a′2,

f=μ2mg>μ1mg,與假設(shè)矛盾,所以物塊相對(duì)木板向前減速滑動(dòng),而不是與木板共同運(yùn)動(dòng),物塊加速度大小

a′1=a1=2m/s2

物塊的v-t圖象如圖中的點(diǎn)劃線所示。此過(guò)程木板的加速度a′2=2μ2g-μ1g=4m/s2

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得,物塊和木板相對(duì)地面的位移分別為

;

物塊相對(duì)木板的位移大小為 x=x2-x1=1125m

練習(xí)冊(cè)系列答案
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1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz。根據(jù)紙帶可求出電火花計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)的速度為______m/s,小車的加速度大小為______m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

2)在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí),某同學(xué)按照自己的方案將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注,但尚未完成圖象(如圖所示)。請(qǐng)繼續(xù)幫助該同學(xué)作出坐標(biāo)系中的圖象。

3)在探究加速度a與合力F的關(guān)系時(shí),該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖丙,該圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),試分析圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因。答:_________________

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B這列波的傳播速度是125 m/s

CM點(diǎn)以后的各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向都沿-y方向

D質(zhì)點(diǎn)Q經(jīng)過(guò)8 s時(shí),第一次到達(dá)波峰

E在0-16 s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)Q經(jīng)過(guò)的路程為11m

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