有一项“快乐向前冲”的游戏可简化如下:如图,滑板长L=1m,起点A到终点线B的距离S=5m.开始滑板静止,右端与A平齐,

有一项“快乐向前冲”的游戏可简化如下:如图,滑板长L=1m,起点A到终点线B的距离S=5m.开始滑板静止,右端与A平齐,滑板左端放一可视为质点的滑块,对滑块施一水平恒力F使滑板前进.板右端到达B处冲线,游戏结束.已知滑块与滑板间动摩擦因数μ=0.5,地面视为光滑,滑块质量m1=2kg,滑板质量m2=1kg,重力加速度g=10m/s2
求:(1)滑板由A滑到B的最短时间可达多少?
(2)为使滑板能以最短时间到达,水平恒力F的取值范围如何?
梁摩耿 1年前 已收到1个回答 举报

ggyt881 幼苗

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解题思路:(1)滑板一直加速,所用时间最短,由牛顿第二定律和运动学公式求解时间.
(2)刚好相对滑动时,F最小,此时可认为二者加速度相等,当滑板运动到B点,滑块刚好脱离时,F最大,列牛顿第二定律和运动学公式即可求解.

(1)滑板一直加速,所用时间最短.设滑板加速度为a2
f=µm1g=m2a2
a2=10m/s2
s=
a2t2
2
t=1s;
(2)刚好相对滑动时,F最小,此时可认为二者加速度相等
F1-µm1g=m1a2
F1=30N
当滑板运动到B点,滑块刚好脱离时,F最大,设滑块加速度为a1
F2-µm1g=m1a1

a1t2
2-
a2t2
2=L
F2=34N
则水平恒力大小范围是30N≤F≤34N;
答:(1)滑板由A滑到B的最短时间可达1s
(2)为使滑板能以最短时间到达,水平恒力F的取值范围30N≤F≤34N.

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系;匀变速直线运动的速度与位移的关系.

考点点评: 本题涉及到连接体问题,要注意研究对象的选取不同,受力分析后列牛顿第二定律方程,结合运动学公式求解是常用的方法,题目难度较大.

1年前

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