题目内容

1.如图所示,水平桌面上有一小车,装有砂的砂桶通过细绳给小车施加一水平拉力,小车从静止开始做直线运动.保持小车的质量M不变,第一次实验中小车在质量为m1的砂和砂桶带动下由静止前进了一段距离s;第二次实验中小车在质量为m2的砂和砂桶带动下由静止前进了相同的距离s,其中m1<m2<M.两次实验中,绳对小车的拉力分别为T1 和T2,小车、砂和砂桶系统的机械能变化量分别为△E1和△E2,若摩擦阻力的大小保持不变,不计绳、滑轮的质量及空气阻力,则$\frac{△{E}_{1}}{△{E}_{2}}$=1,$\frac{{T}_{1}}{{T}_{2}}$=$\frac{{m}_{1}(M+{m}_{2})}{{m}_{2}(M+{m}_{1})}$.

分析 根据牛顿运动定律分析受力情况,根据功能关系:除重力和弹力外其它力对系统做的功等于系统机械能的变化讨论机械能变化情况.

解答 解:小车的砂桶用细线相连,故其加速度大小相等,根据牛顿第二定律以整体为研究对象有加速度:
$a=\frac{mg-μMg}{M+m}$知,当砂桶的质量m增加时加速度a增大即m1<m2,所以有a1<a2,
再以砂和砂桶为研究对象有:m1g-T1=ma1,m2g-T2=ma2,所以有$\frac{{T}_{1}}{{T}_{2}}=\frac{{m}_{1}(M+{m}_{2})}{{m}_{2}(M+{m}_{1})}$
根据功能关系知,除重力和弹力外其它力对系统做的功等于系统机械能的变化知,在两种情况下运动,小车所受摩擦力对小车做的功相同,可知两种情况下系统机械能的变化量△E1=△E2,
故答案为:1   $\frac{{m}_{1}(M+{m}_{2})}{{m}_{2}(M+{m}_{1})}$

点评 用整体法和隔离法对车进行受力分析求出加速度与砂桶质量的关系,再根据功能关系分析系统机械能的变化与重力和弹力外做功的关系这是解决本题的关键.

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