题目内容

两套完全相同的小物块和轨道系统固定在水平桌面上.物块质量m=1kg,轨道长度l=2m,物块与轨道之间动摩擦因数μ=0.2.现用水平拉力F1=8N、F2=4N同时拉两个物块,分别作用一段距离后撤去,使两物块都能从静止出发,运动到轨道另一端时恰好停止.(g=10m/s2)求:
(1)在F1作用下的小物块加速度a1多大?
(2)F1作用了多少位移s1
(3)从两物块运动时开始计时直到都停止,除了物块在轨道两端速度都为零之外,另有某时刻t两物块速度相同,则t为多少?
【答案】分析:(1)在F1作用下的小物块水平方向受到F1和摩擦力作用,摩擦力的大小为μmg,由牛顿第二定律可求出加速度.
(2)对全过程运用动能定理列式可求出位移s1
(3)由题,水平拉力F1>F2,两物体做匀加速运动的加速度不等,两物块速度相等,只能出现一定在上方物块减速阶段过程中,由牛顿第二定律求出物块2的加速度,根据速度相等,由速度公式求解时间t.
解答:解:(1)根据牛顿第二定律得  F1-μmg=ma1  a1=6m/s2
(2)对全过程,由动能定理得
  F1s-μmgl=0
解得,s=0.5m
(3)F2作用下的物块,有
F2-μmg=ma2  a2=2m/s2
两物块速度相同时,一定在上方物块减速阶段
上方物块最大速度m/s=2.45m/s
a2t=v-a′(t-
得t=0.816s
答:
(1)在F1作用下的小物块加速度a1为6m/s2
(2)F1作用的位移s1为0.5m.
(3)两物块速度相同的时刻t为0.816s.
点评:本题是牛顿第二定律、运动学和动能定理的综合应用.对于第2问也按如下的方法求解:
由牛顿定律得  减速时μmg=ma′,a′=2 m/s2.设F撤去时速度为v,v2=2a1s=2a′(l-s),s=0.5m.
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