如圖(a)所示,在足夠長的光滑水平面上,放置一長為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A施加一個(gè)水平向右的力F,A與B之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,g=10m/s2;小物體B在A上運(yùn)動的路程S與F力的關(guān)系如圖(b)所示。求:v0、F1、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L,當(dāng)F=1N時(shí),剛好不從A板右端掉下,此后A和B一起相對靜止并加速運(yùn)動。
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:
μm2g=m2a2 ············································································································ ①
F+μm2g=m1a1 ······································································································· ②
設(shè)B運(yùn)動的位移為S2,A運(yùn)動的位移為S1,經(jīng)過t時(shí)間兩者速度均為v,根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式:
SB=t ············································································································· ③
SA=t ·················································································································· ④
v=v0-a2t=a1t········································································································· ⑤
B在A上相對A向右運(yùn)動的路程S=SB-SA ······································································ ⑥
聯(lián)立①②③④⑤⑥解得:S=··············································································· ⑦
將F=1N,S=1m代入,解得:v0=4m/s
(2)根據(jù)⑦式分析可知,當(dāng)1N≤F≤F1時(shí),隨著F力增大,S減小,當(dāng)F=F1時(shí),出現(xiàn)S突變,說明此時(shí)A、B在達(dá)到共同速度后,恰好再次發(fā)生相對運(yùn)動,B將會從A板左端掉下。
對A、B恰好發(fā)生相對運(yùn)動時(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=(m1+m2)a2········································································································ ⑧
聯(lián)立①⑧解得解得F1=3N
(3)此時(shí)B在A上運(yùn)動的路程為S1==m
當(dāng)F≥F1時(shí),物體B在A板上的路程為B相對A向右運(yùn)動的路程的兩倍。
故當(dāng)F=F2時(shí),將S=0.5S1代入⑦式解得:F2=9N
【評析】本題考查牛頓運(yùn)動定律。滑塊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,針對受力分析、運(yùn)動分析以及牛頓第二定律的掌握,還有相對運(yùn)動的分析,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,能從圖中讀懂物體的運(yùn)動。
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科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源:南開區(qū)一模 題型:單選題
A.I物體的加速度不斷增大,II物體的加速度不斷減小 | ||
B.I、II兩個(gè)物體的加速度都在不斷減小 | ||
C.I物體的位移不斷增大,II物體的位移不斷減小 | ||
D.I、II兩個(gè)物體的平均速度大小都是
|
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科目:高中物理 來源: 題型:
A.電流表(0—0.6 A) B.電流表(0—3 A)
C.電壓表(0—3 V) D.電壓表(0—15 V)
E.滑動變阻器R1(20 Ω,2 A) F.滑動變阻器R2(1 750 Ω,3 A)
應(yīng)該選用的儀器是(寫出前面的字母)_________.
一個(gè)學(xué)生用以上儀器測得下表中的數(shù)據(jù),在如圖2-9-9所示的坐標(biāo)軸上畫出U-I圖象,從圖中可得出電源電動勢為__________ V,內(nèi)電阻為_________ Ω.
實(shí)驗(yàn)序號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
U/V | 2.70 | 2.50 | 2.30 | 2.00 | 1.80 | 1.62 |
I/A | 0.08 | 0.16 | 0.25 | 0.36 | 0.45 | 0.50 |
圖2-9-9
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科目:高中物理 來源: 題型:
圖14-12-14
A.電流表(0~0.6 A)
B.電流表(0~3 A)
C.電壓表(0~3 V)
D.電壓表(0~15 V)
E.滑動變阻器R 1(20Ω,2 A)
F.滑動變阻器R 2(1 750Ω,3 A)
應(yīng)該選用的儀器是(寫出前面的字母)_________.
一個(gè)學(xué)生用以上儀器測得下表中的數(shù)據(jù),在如圖14-12-14所示的坐標(biāo)軸上畫出U-I圖象,從圖中可得出電源電動勢為_______V,內(nèi)電阻為_______Ω.
實(shí)驗(yàn)序號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
U/V | 2.70 | 2.50 | 2.30 | 2.00 | 1.80 | 1.62 |
I/A | 0.08 | 0.16 | 0.25 | 0.36 | 0.45 | 0.50 |
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科目:高中物理 來源: 題型:
A.電流表(0—
B.電流表(0—
C.電壓表(0—3 V)
D.電壓表(0—15 V)
E.滑動變阻器R1(20 Ω,
F.滑動變阻器R2(1 750 Ω,
應(yīng)該選用的儀器是__________(寫出前面的字母).
一個(gè)學(xué)生用以上儀器測得下表中的數(shù)據(jù),在如圖
圖
實(shí)驗(yàn)序號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
U/V | 2.70 | 2.50 | 2.30 | 2.00 | 1.80 | 1.62 |
I/A | 0.08 | 0.16 | 0.25 | 0.36 | 0.45 | 0.50 |
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