题目内容

【题目】如图甲所示,质量为M=2kg的木板A静止放置在光滑的水平地面上,质量m=4kg的物块B(可视为质点)置于木板A的左端,在水平向右的力F作用下由静止开始运动,A、B运动时的加速度随时间变化的图像如图乙所示(图中各段图线均为直线,且只画出前6s的情况)。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2,求:

(1)同学们已学过:v-t图像中的图线与时间轴围成的面积表示位移。那么图乙a-t图像中的图线与时间轴围成的面积表示的是什么物理量?请求出6s末木板A的速度大小;

(2)2s末和6s末拉力的大小;

(3)若6s末力F突然变为大小1N、方向水平向右的恒力,要使物体B不从木板A右端滑出,则木板A至少为多长?

【答案】(1)速度大小,;(2)3N; 10N;(3)

【解析】

(1)由公式可知,a-t图像围成的面积表示速度大小。由图像可知:6s末A的速度为:

;

(2)2s末时,A、B一起向右做匀加速运动,水平面光滑。从图中可知2s末两者的加速度相等,大小为,由牛顿第二定律有:

,

可解得

F1=3N;

6s末时,,,A、B已经有了相对运动。对B分析有

,

对A分析有

,

联立两式代入数据可得:

F2=10N;

(3)由图像可知,6s末,A的速度,B的速度为,

从4s末开始到6s末B相对A向前滑动了:

若此时F突然变为大小1N、方向水平向右的恒力。

则物块B做减速运动,加速度:

物块A继续做加速运动,加速度不变,加速度为

物块B滑到A的右端时A、B速度相等,则物块B刚好不从木板A的右端滑出,

此时有:

,

解得:

,

在时间内B相对A向前滑动了

解得:

要使物体B不从木板A右端滑出,则木板A至少为

。

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