如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静置于水平面。t=0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动,已知A的质量m

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静置于水平面。t=0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB=1.0 m/s2的匀加速直线运动,已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0 kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.05,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)物体A刚运动时的加速度aA
(2)t=1.0 s时,电动机的输出功率P;
(3)若t=1.0s时,将电动机的输出功率立即调整为P'=5 W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t=3.8 s时物体A的速度为l.2 m/s,则在t=1.0 s到t=3.8 s这段时间内木板B的位移为多少?

◎ 答案

解:(1)物体A在水平方向上受到向右的摩擦力,由牛顿第二定律得μ1mAg=mAaA
代入数据解得aA=0.5 m/s2
(2)t=l.0 s时,木板B的速度大小为v1=aBt ③
木板B所受拉力F,由牛顿第二定律有F-μmAg一μ2(mA+mB)g=mBaB
电动机输出功率P1=Fv1
由③④⑤并代入数据解得P=7 W ⑥
(3)电动机的输出功率调整为5W时,设细绳对木板B的拉力为F',则P'=F'v1
代入数据解得F'=5 N ⑧
木板B受力满足F'-μ1mAg-μ2(mA+mB)g=0 ⑨
所以木板B将做匀速直线运动,而物体A则继续在B上做匀加速直线运动直到A、B速度相等。设这一过程时间为t',有v1=aA(t+t')⑩
这段时间内B的位移S1=v1t'
A、B速度相同后,由于F'>μ2(mA+mB)g且电动机输出功率恒定,A、B将一起做加速度逐渐减小的变加速运动,由动能定理得   
联立②③⑩并代入数据解得
木板B在t=1.0 s到t=3.8 s这段时间的位移s=s1+s2=3.03 m(或取s=3.0 m)

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静置于水平面。t=0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动,已知A的质量m…”主要考查了你对  【牛顿运动定律的应用】,【功率】,【动能定理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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