题目内容

【题目】如图所示,物体1、物体3的质量均为m=1kg,质量为M=2 kg、长度为L=1.0m的长木板2与物体3通过不可伸长轻绳连接.跨过光滑的定滑轮.设长板2到定滑轮足够远,物体3离地面高H=6.5m,物体1与长板2之间的动摩擦因数。长板2在光滑的桌面上从静止开始释放,同时物体.(视为质点)在长板2的左端以的初速度开始运动.求:

(1)长板2开始运动时的加速度大小;

(2)通过计算说明物体1是否会从长木板2的右端落下?

(3)当物体3落地时,物体1在长板2上的位置.

【答案】(1)4m/s2(2)物体1不会从长木板右端落下;(3)物体1在长木板2的最左端.

【解析】试题分析:(1)物体1相对于2向右运动,恰好没有从长板2的右端掉下,则知物体1滑到长板2的右端时,1和2速度相等.根据牛顿第二定律求出物体1的加速度和物体2和3的整体加速度,由速度相等,求出时间,由位移公式分别求出物体1和物体23的位移,两者位移之差;

(2)判断三个物体能否相对静止.假设物体123相对静止,由牛顿第二定律求出加速度和物体1所受的静摩擦力,与最大静摩擦力比较,可知物体1和物体2相对滑动.再求出物体1和物体23的加速度,由位移公式求出物体3落地时整体下落高度h,得到时间,并求出物体1的位移,可知物体1在长木板2的最左端.

(1) 物体2和3的整体加速度为: ;

(2) 设向右为正方向,物体1的加速度: ,设经过时间t1二者速度相等 即有:v1=v+a1t=a2t,代入数据解:t1=0.5s,v1=1m/s,物体1的位移为,物体2的位移,由于,故物体1不会从长木板右端落下;

(3) 此后,假设物体123相对静止, ,物体1受到的静摩擦力为 Ff1=ma=3.3N>Ff=μmg=2N,故假设不成立,则知物体1和物体2相对滑动,整体下落高度h=H-x2,根据,物体1的位移,由以上各式得h-x3=1m,故物体1在长木板2的最左端。

点晴:本题是牛顿第二定律和运动学公式结合,边计算边分析,抓住临界状态:速度相等是一个关键点。

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