题目内容
如图11所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静止于水平面。已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.2,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。若t=0开始,木板B受F1=16N的水平恒力作用,t=1s时F1改为F2=4N,方向不变,t=3s时撤去F2。
(1)木板B受F1=16N的水平恒力作用时,A、B的加速度aA、aB各为多少?
(2)从t=0开始,到A、B都静止,A在B上相对B滑行的时间为多少?
(3)请以纵坐标表示A受到B的摩擦力fA,横坐标表示运动时间t(从t=0开始,到A、B都静止),取运动方向为正方向,在图12中画出fA—t的关系图线(以图线评分,不必写出分析和计算过程)。
(1)(5分)
根据牛顿第二定律得
μ1mAg=mAaA --------------------------------------①----------------(1分)
aA=μ1g
=0.2×10m/s2
=2 m/s2 ----------------------------------------------②----------------(1分)
F1-μ2(mA+mB) g-μ1mAg=mBaB ------------------③----------------(2分)
代入数据得
aB=4 m/s2 --------------------------------④-----------------(1分)
(2)(9分)
t1=1s时,A、B分别为vA、vB
vA= aA t1 ------------------------------------------------⑤-----------------(1分)
=2×1 m/s
=2 m/s ----------------------------------------⑥-----------------(1分)
vB= aB t1 -------------------------------------------------⑦-----------------(1分)
=4×1 m/s
=4 m/s ---------------------------------------⑧------------------(1分)
F1改为F2=4N后,在B速度大于A速度的过程,A的加速度不变,B的加速度设为, 根据牛顿第二定律得
F2-μ2(mA+mB) g-μ1mAg=mB -------------------⑨---------------(1分)
代入数据得
=-2m/s2 ---------------------------------------⑩----------------(1分)
设经过时间t2,A、B速度相等,此后它们保持相对静止。
vA + aA t2= vB+t2 ------------------------------------⑾…-------------(1分)
代入数据得t2=0.5s -------------------------⑿---------------(1分)
A在B上相对B滑行的时间为t= t1+ t2=1.5s--------⒀---------------(1分)
(3)(6分)