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,AB之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,g=10m/s2;小物體BA上運(yùn)動的路程SF力的關(guān)系如圖(b)所示。求:v0、F1、F2 。

(1)4m/s;(2)3N;(3)9N


解析:

(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AB一起相對靜止并加速運(yùn)動。

設(shè)B物體的加速度為a2A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:

SBt ············································································································· ③

SAt ·················································································································· ④

vv0a2ta1t········································································································· ⑤

BA上相對A向右運(yùn)動的路程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)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。

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=(m1m2)a2········································································································ ⑧

聯(lián)立①⑧解得解得F1=3N

(3)此時(shí)BA上運(yùn)動的路程為S1==m

當(dāng)FF1時(shí),物體BA板上的路程為B相對A向右運(yùn)動的路程的兩倍。

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。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?南開區(qū)一模)從同一地點(diǎn)同時(shí)開始沿同一方向做直線運(yùn)動的兩個(gè)物體I、II的速度圖象如圖所示.在0-t0時(shí)間內(nèi),下列說法中正確的足( 。

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科目:高中物理 來源:南開區(qū)一模 題型:單選題

從同一地點(diǎn)同時(shí)開始沿同一方向做直線運(yùn)動的兩個(gè)物體I、II的速度圖象如圖所示.在0-t0時(shí)間內(nèi),下列說法中正確的足(  )
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
v1+v2
2
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科目:高中物理 來源: 題型:

在用電壓表、電流表測兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動勢和內(nèi)電阻時(shí),除備有被測電池、開關(guān)和足量導(dǎo)線外,還有下列儀器可供選擇:

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:

在用電壓表、電流表測兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動勢和內(nèi)電阻時(shí),除備有被測電池、開關(guān)和足量導(dǎo)線外,還有下列儀器可供選擇:

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:

在用電壓表、電流表測兩節(jié)干電池串聯(lián)的電動勢和內(nèi)電阻時(shí),除備有被測電池、開關(guān)和足量導(dǎo)線外,還有下列儀器可供選擇:

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4-3-18 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.

4-3-18

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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