题目内容

【题目】水平地面上固定一倾角为θ=37°的足够长的斜面,如图所示,斜面上放一质量为mA =1.0 kg、长L=1.5m的薄板A.斜面与薄板下表面的动摩擦因数μ1 = 0.25,同样质量为mB =1.0 kg的滑块B(可视为质点)位于薄板A的最上端,薄板A上表面的前段光滑长度L0=0.5m,B与A粗糙段之间的动摩擦因数μ2 = 0.5,开始时用外力使A、B静止在斜面顶端处,某时刻撤去外力,使A,B由静止同时下滑.已知重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:

(1)滑块B进入薄板A的粗糙段时,两物体的速度;

(2)运动全过程薄板A与滑块B之间的摩擦生热.

【答案】(1)1m/s(2)2J

【解析】

滑块问题,先求解物体各自的加速度,再书写物体各自的运动学方程,最后寻找速度与位移的关系。

(1)当滑块B沿薄板向下运动时,由牛顿第二定律得:

解得滑块B加速度:,方向沿斜面向下,此过程斜面对A的摩擦力:

方向沿斜面向上,又因为:,则薄板A也将向下加速运动,根据牛顿第二定律:

解得木板的加速度:,方向沿斜面向下,滑块B相对薄板A下滑,将进入粗糙段时,由运动学方程:

解得:,滑块B的速度:

薄板A的速度:

(2)滑块B进入粗糙段后,受到向上的摩擦力,根据牛顿第二定律:

则滑块B的加速度:,方向沿斜面向下,同理对薄板A:

解得加速度:,方向沿斜面向下,两物体以不同加速度运动至共速,所用时间为,根据运动学公式:

解得:

共同速度大小:,共速后假设AB不分开,求整体加速度:

滑块B受到静摩擦力:

则二者保持相对静止,一起沿斜面向下运动,则A、B相互摩擦过程中,相对位移为:

解得:,A未脱离B板,在整个过程中产生的热量:

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