18.(凤阳荣达学校2009届高三物理第三次月考测试)如图所示,一块质量为M、长为l的匀质板放在很长的光滑水平桌面上,板的左端有一质量为m的物块,物块上连接一根很长的细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮,某人以恒定的速度向下拉绳,物块最多只能到达板的中点,而且此时板的右端尚未到达桌边定滑轮。求:

(1)物块与板的动摩擦因数及物块刚到达板的中点时板的位移

(2)若板与桌面间有摩擦,为使物块能到达板右端,板与桌面的动摩擦因数的范围

(3)若板与桌面间的动摩擦因数取(2)问中的最小值,在物块从板的左端运动到右端的过程中,人拉绳的力所做的功(其他阻力均不计)

解析:

(1)(4分)板在摩擦力作用下向右做匀加速运动直至与物块速度相同,此时物块刚到达板的中点。设时间为,对木板有:,,   ∴                      

设在此过程中物块前进位移为,板前进位移为,

则                           

由以上几式可得:物块与板间的摩擦因数为,板的位移

(2)(6分)设板与桌面间摩擦因数为,物块在板上滑行的时间为则对板有:

, ,

              

又设物块从板的左端运动到右端的时间为

则

                     

为了使物块能到达板的右端,必须满足      

即

                  

所以为了使物块能到达板的右端,板与桌面间的摩擦因数

(3)(6分)设绳子的拉力为T,物块从板的左端到达右端的过程中物块的位移为,则有:

                   

                  

由功的计算公式得:

    

所以绳的拉力做功为

(或△△E+W)

15.(2009年广东汕头市高三模拟)如图所示,光滑水平面上静止放置着一辆平板车A,车板总长为L.车上有两个小滑块B和C(都可视为质点),B与车板之间的动摩擦因数为μ,而C与车板之间的动摩擦因数为2μ.开始时B、C分别从车板的左、右两端同时以大小相同的初速度相向滑行.经过一段时间,C、A的速度达到相等,此时C和B恰好发生碰撞.已知C和B发生碰撞时两者的速度立刻互换,A、B、C三者的质量都相等,重力加速度为g.设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.

(1)求C和B开始滑行时的初速度v0的大小.

(2)已知滑块C最后没有脱离车板,求滑块C最后与车达到相对静止时处于车板上的位置.

 

解析:

   设A、B、C三者的质量都为m,从开始到C、A的速度达到相等这一过程所需时间为t.

对C,由牛顿定律和运动学规律有

                   

                    

                   ①

对A,由牛顿定律和运动学规律有

             

                    

                       ②

对B,由牛顿定律和运动学规律有

                    

                     

                   ③

C和B恰好发生碰撞,有

                          

   由以上各式解得初速度

                     ④

   A、B、C三者的位移和末速度分别为

(向左),(向右),(向左)  ⑤

     (向左),(向右)        ⑥

C和B发生碰撞时两者的速度立刻互换,则碰撞后C和B的速度各为

(向右),(向左)

碰撞后B和A的速度相等,设B和A保持相对静止一起运动,此时对B和A整体有

隔离B,则B受到的摩擦力为

  

   可得,说明B和A保持相对静止一起运动.      ⑦

设C最后停在车板上时,共同的速度为vt,由动量守恒定律可得

                     ⑧

可得vt=0

这一过程,对C,由动能定理有

                    ⑨

对B和A整体,由动能定理有

                   ⑩

解得C和A的位移分别是

(向右),(向左)           ⑾

   这样,C先相对于车板向左移动,然后又相对于车板向右移动

,恰好回到原来的位置.即滑块C最后停在车板右端. ⑿

 0  313761  313769  313775  313779  313785  313787  313791  313797  313799  313805  313811  313815  313817  313821  313827  313829  313835  313839  313841  313845  313847  313851  313853  313855  313856  313857  313859  313860  313861  313863  313865  313869  313871  313875  313877  313881  313887  313889  313895  313899  313901  313905  313911  313917  313919  313925  313929  313931  313937  313941  313947  313955  447090 

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