题目内容

【题目】如图所示,在光滑的水平面上停放着小车B,车上左端有一可视为质点的小物块A,A和B之间的接触面前一段光滑,后一段粗糙,且后一段的动摩擦因数μ=0.4,小车长L=2m,A的质量 mA=1kg,B的质量mB=4kg,现用12N的水平力F向左拉动小车,当A到达B的最右端时,两者速度恰好相等,求:

(1)A在B的光滑和粗糙部分运动时,两个物体的加速度;
(2)A和B间光滑部分的长度.(g取10m/s2

【答案】
(1)解:A在B的光滑部分运动时

aA1=0 aB1= =3m/s2

A在B的粗糙部分运动时

aA2=μg=4 m/s2 aB2= =2m/s2

答:两个物体的加速度分别为4m/s2、2m/s2


(2)解:设小车B光滑部分的长度x1,小车B此过程中运动时间为t1

v1=aB1t1 x1= aB1t

当A进入到小车B的粗糙部分后,两者达到相同的速度经历的时间为t2,且共同速度则有:

v1+aB2t2=aA2t2

v1t2+ aB2t aA2t =L﹣x1

综合以上各式并代入数据可得A和B间光滑部分的长度:x1=0.8 m

答:A和B间光滑部分的长度为0.8m


【解析】(1)根据牛顿第二定律分别求出A在B的光滑和粗糙部分运动时两个物体的加速度.(2)在光滑部分,A静止,B做匀加速直线运动,在粗糙部分,A做匀加速直线运动,B做匀加速直线运动,结合到达最右端的速度相等,结合速度关系和位移关系运用运动学公式求出光滑部分的长度.
【考点精析】解答此题的关键在于理解匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系的相关知识,掌握速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值.

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