如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静止于水平面。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 > 功能关系/2022-11-10 / 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静止于水平面。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mAB的质量mg均为2.0kg,AB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10m/s2。求

小题1:物体A刚运动时的加速度aA
小题2:t = 1.0s时,电动机的输出功率P
小题3:若t = 1.0s时,将电动机的输出功率立即调整为P = 5W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t = 3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t = 1.0s到t = 3.8s这段时间内木板B的位移为多少?

◎ 答案


小题1:aA= 0.5m/s2
小题2:P1= 7W 
小题3:3.03m(或取s= 3.0m)

◎ 解析

(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                  ①
由①式并代入数据解得         aA= 0.5m/s2      ②
(2)t1= 1.0s时,木板B的速度大小为 υ1=aBt1      ③
木板B所受拉力F,由牛顿第二定律有
Fμ1mAgμ2(mA + mB)g=mBaB  ④
电动机输出功率 P1=1                      ⑤
由③④⑤并代入数据解得  P1= 7W                      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=Fυ1                     ⑦
代入数据解得 F= 5N                      ⑧
木板B受力满足   F–μ1mAgμ2(mA + mB)g= 0     ⑨
所以木板B将做匀速运动,而物体A则继续在B上做匀加速直线运动直到AB速度相等。设这一过程时间为t′,有   υ1=aA(t1 + t′)                
这段时间内B的位移大小  s1= υ1t′                     
AB速度相同后,由于F > μ2(mA + mB)g且电动机输出功率恒定,AB将一起做加速度逐渐减小的加速运动。由动能定理得
P′(t2tt1)μ2(mA + mB)gs2=(mA + mB)υA2 (mA + mB)υ12     
由②③101112并代入数据解得
木板Bt= 1.0s到t= 3.8s这段时间的位移 
s=s1 + s2= 3.03m(或取s= 3.0m)

◎ 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静止于水平面。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  【功能关系】  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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