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。
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【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
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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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