题目内容

【题目】如图所示,一块质量为M=0.8kg、长为L的木板B放在光滑水平桌面上,B的左端有一质量为m=0.2kg的物块A(可视为质点),A上连接一根很长的轻质细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮挂上一质量为m0=0.1kg的重物,用手托住重物使细绳伸直但无张力,重物距离地面的高度为h=1m。已知A与B之间的动摩擦因数μ=0.2,A与滑轮间的细绳与桌面平行,B右端距离桌边定滑轮足够远。释放重物后,A相对于B滑动,取重力加速度g=10m/s2。求:

(1)重物落地前瞬间细绳上的拉力大小和A的速度大小

(2)当A、B相对静止时,A仍在B上,求从释放重物到A、B相对静止的过程中,A、B运动的时间和系统由于摩擦而产生的热量。

【答案】(1) 0.8N;2m/s(2) 1.6s;0.48J

【解析】

(1)设释放重物后重物的加速度为a1,细绳的张力为FT,牛顿第二定律,对重物和A组成的系统有

m0g-mg=(m0+m)a1

解得

a1=2m/s2

对A有

FT-mg=ma1

解得

FT=0.8N

对重物有

=2a1h

解得

v1=2m/s

(2)重物落地前,A运动的时间

t1= =1s

B的加速度

重物落地时B的速度

v2=a2t1=0.5m/s

重物落地后,A、B系统水平方向动量守恒,设它们相对静止时的共同速度为v有

mv1+Mv2=(m+M)v

解得

v=0.8m/s

从释放重物到A、B相对静止的时间

t==1.6s

A、B的相对位移

xA-xB=h+ =1.2m

根据功能关系可知系统由于摩擦而产生的热量

Q=umg(xA -xB)=0.48 J

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