题目内容

【题目】如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1kg和mB=5kg,放在静止与水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1.某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3m/s.A、B相遇时,A与木板恰好相对静止.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2 . 求

(1)B与木板相对静止时,木板的速度;
(2)A、B开始运动时,两者之间的距离.

【答案】
(1)

对A受力分析,根据牛顿第二定律得:μ1mAg=mAaA

代入数据解得: ,方向向右,

对B分析,根据牛顿第二定律得:μ1mBg=mBaB

代入数据解得: ,方向向左.

对木板分析,根据牛顿第二定律得:μ1mBg﹣μ1mAg﹣μ2(m+mA+mB)=ma1

代入数据解得: ,方向向右.

当木板与B共速时,有:v=v0﹣aBt1=a1t1

代入数据解得:t1=0.4s,v=1m/s,

此时B相对木板静止,突变为静摩擦力,A受力不变加速度仍为5m/s2 ,方向向右,

对B与木板受力分析,有:μ1mAg+μ2(m+mA+mB)g=(m+mB)a2

代入数据解得: ,方向向左,

当木板与A共速时有:v′=v﹣a2t2=﹣v+aAt2

代入数据解得:t2=0.3s,v′=0.5m/s.

答:B与木板相对静止时,木板的速度为1m/s;


(2)

当t1=0.4s,

LB=xB﹣x=0.8﹣0.2m=0.6m,

对A,向左,

LA1=xA+x=0.8+0.2m=1m,

当t2=0.3s,对A,向左,

对木板,向右,

可知AB相距L=LB+LA1+LA2=0.6+1+0.3m=1.9m.

答:A、B开始运动时,两者之间的距离为1.9m.


【解析】(1)刚开始运动时,根据牛顿第二定律分别求出A、B和木板的加速度大小,结合速度时间公式先求出B与木板共速时的速度以及运动的时间,然后B与木板保持相对静止,根据牛顿第二定律求出B与木板整体的加速度,结合速度时间公式求出三者速度相等经历的时间以及此时的速度.(2)根据位移公式分别求出B与木板共速时木板和B的位移,从而得出两者的相对位移,得出此时A的位移以及A相对木板的位移大小,再结合位移公式分别求出三者速度相等时,A的位移以及木板的位移,得出A再次相对木板的位移,从而得出A、B开始运动时,两者之间的距离.

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