题目内容
(1)若A与斜面间无摩擦,A、B均作匀速直线运动,求物体B的质量mB?
(2)若物体A与斜面间的动摩擦因数μ=0.5,将B换成质量为mB′=20kg的物体(提示:此时绳子的拉力不等于物体B的重力),求物体A开始运动时的加速度大小?并求5s时物体A的速度大小和方向?
分析:(1)A、B均作匀速直线运动,对B,拉力等于重力,对A,拉力等于重力沿斜面方向的分力,根据共点力平衡求出物体B的质量.
(2)开始,A沿斜面向下做匀减速减速,B向上做匀减速运动,根据牛顿第二定律求出加速度的大小.速度减为零后,A沿斜面向上做匀加速直线运动,B向下做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出加速度,结合速度时间公式求出物体A的速度大小和方向.
(2)开始,A沿斜面向下做匀减速减速,B向上做匀减速运动,根据牛顿第二定律求出加速度的大小.速度减为零后,A沿斜面向上做匀加速直线运动,B向下做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出加速度,结合速度时间公式求出物体A的速度大小和方向.
解答:解:(1)当A、B作匀速运动
对B:T=mBg…①
对A:mAgsin37°=T′…②
依牛顿第三定律有:T=T′…③
由①②③可得:mB=6kg
(2)当B换成质量为mB′=20kg时
由于:mBg+?mAgcos37°>mAgsin37°,所以开始运动时,A沿斜面向下作匀减速直线运动,B向上作匀减速直线运动,受力如左图所示.
对A:F合=ma有:
T+?NA-mAgsin37°=mAa1… ④
NA=mAgcos37°…⑤
对B:mB′g-T′=mBa1 ⑥
依牛顿第三定律有:T=T′…⑦
由④⑤⑥⑦,代入数据可得:a1=6m/s2
从开始运动至停止时间:t1=
=2s
停止时:由于mB′g>mAgsin37°+?mAgcos37°,所以接下来A沿斜面向上作匀加速直线运动,B向下作匀加速直线运动,受力如右图所示.
对B:mB′g-T′=mBa2… ⑧
对A:F合=ma有:
T-?NA-mAgsin37°=mAa2… ⑨
NA=mAgcos37°…⑩
由⑧⑨⑩可得:a2=
m/s2
t2=t-t1=(5-2)s=3s
则5s时物体A的速度大小v2=a2t2=
×3m/s=10m/s,方向沿斜面向上.
答:(1)物体B的质量为6kg.
(2)物体A开始运动时的加速度大小为6m/s2,5s时物体A的速度大小为10m/s,方向沿斜面向上.
对B:T=mBg…①
对A:mAgsin37°=T′…②
依牛顿第三定律有:T=T′…③
由①②③可得:mB=6kg
(2)当B换成质量为mB′=20kg时
由于:mBg+?mAgcos37°>mAgsin37°,所以开始运动时,A沿斜面向下作匀减速直线运动,B向上作匀减速直线运动,受力如左图所示.
对A:F合=ma有:
T+?NA-mAgsin37°=mAa1… ④
NA=mAgcos37°…⑤
对B:mB′g-T′=mBa1 ⑥
依牛顿第三定律有:T=T′…⑦
由④⑤⑥⑦,代入数据可得:a1=6m/s2
从开始运动至停止时间:t1=
| 0-v0 |
| -a1 |
停止时:由于mB′g>mAgsin37°+?mAgcos37°,所以接下来A沿斜面向上作匀加速直线运动,B向下作匀加速直线运动,受力如右图所示.
对B:mB′g-T′=mBa2… ⑧
对A:F合=ma有:
T-?NA-mAgsin37°=mAa2… ⑨
NA=mAgcos37°…⑩
由⑧⑨⑩可得:a2=
| 10 |
| 3 |
t2=t-t1=(5-2)s=3s
则5s时物体A的速度大小v2=a2t2=
| 10 |
| 3 |
答:(1)物体B的质量为6kg.
(2)物体A开始运动时的加速度大小为6m/s2,5s时物体A的速度大小为10m/s,方向沿斜面向上.
点评:解决本题的关键理清物体的运动规律,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.
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