题目内容
17.如图1所示,质量为m1的长木板,静止放置在粗糙水平地面上,有一个质量为m2可视为质点的铁块,以某一水平初速度从左端冲上木板.从铁块冲上木板到铁块和木板达到共同速度直到停止运动的过程中,铁块和木板的v-t图象分别如图2中的折线acd和bcd所示,a、b、c、d点的坐标为a(0,10)、b(0,0)、c(4,4)、d(12,0).根据v-t图象所给数据(g取10m/s2)求:(1)铁块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小a1,木板开始做匀加速直线运动的加速度大小a2,达到相同速度后一起匀减速直线运动的加速度大小a;
(2)铁块相对长木板滑行的距离△x;
(3)铁块质量与长木板质量之比$\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}$.
分析 (1)v-t图象中,倾斜的直线表示匀变速直线运动,斜率表示加速度;
(2)图象与坐标轴围成的面积表示位移,由v-t图可以看出,物块相对于长木板滑行的距离△s对应图中△abc的面积.
(3)对三个阶段分别用牛顿第二定律列式即可求得质量之间的关系.
解答 解:(1)由v-t图象可求出物块冲上木板做匀减速直线运动的加速度大小a1=$\frac{10-4}{4}$ m/s2=1.5 m/s2,
木板开始做匀加速直线运动的加速度大小a2=$\frac{4-0}{4}$m/s2=1 m/s2,
达到同速后一起匀减速运动的加速度大小a=$\frac{4-0}{12-4}$m/s2=0.5 m/s2.
(2)由v-t图可以看出,物块相对于长木板滑行的距离△s对应图中△abc的面积,故△s=10×4×$\frac{1}{2}$m=20 m
(3)对m2冲上木板减速阶段:μ1m2g=m2a1
对m1向前加速阶段:μ1m2g-μ2(m2+m1)g=m1a2
物块和木板达到共同速度后向前减速阶段:μ2(m2+m1)g=(m1+m2)a3
以上三式联立可得:$\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}$=$\frac{3}{2}$.
答:(1)三个阶段的加速度分别为:1.5 m/s2;1 m/s2;0.5 m/s2
(2)物块相对长木板滑行的距离△s为20 m;
(3)铁块质量与长木板质量之比$\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}}$为3:2.
点评 本题是速度--时间图象的应用,要明确斜率的含义,知道在速度--时间图象中图象与坐标轴围成的面积的含义,能根据图象读取有用信息.
练习册系列答案
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12.
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