Question

【题目】如图甲所示，物块P和Q（可视为质点）分别静止在水平地面上AB两点。现给P施加一水平力F，F随时间变化如图乙所示，3s末撤去力F，此时P运动到B点与Q发生弹性碰撞，已知P的质量为0.5kg，Q的质量为1kg，PQ与地面的动摩擦因数均为0.2最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，求：

(1)物块P何时开始运动；

(2)前3s内物块P所受摩擦力的冲量大小；

(3)Q运动的位移大小。

Answer 1

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

(1)当水平力F等于物块P所受滑动摩擦力时，物块P开始运动

由图乙可得

联立解得

(2)依题得，第内摩擦力随的增大而增大，因此这段时间内摩擦力的冲量等于图像中与横轴围成的面积，即

后内静摩擦力变为滑动摩擦力，恒定不变，因此该时段内摩擦力的冲量为

代入数据解得

因此前内摩擦力的冲量为

联立解得

(3)依题得，因此后内的冲量等于图像中与横轴围成的面积，即

设P与Q碰前P的速度，碰后P、Q的速度分别为、，因此有

该过程动能守恒，因此有

由动能定理可得

解得Q运动的位移大小