(2014•深圳二模)如图所示,光滑水平面上静止放置质量M=2kg,长L=0.84m的长木板C;离板左端S=0.12m处

(2014•深圳二模)如图所示,光滑水平面上静止放置质量M=2kg,长L=0.84m的长木板C;离板左端S=0.12m处静止放置质量mA=1kg的小物块A,A与C间的动摩擦因数μ=0.4;在板右端静止放置质量mB=1kg的小物块B,B与C间的摩擦忽略不计.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A、B均可视为质点,g=10m/s2.现在木板上加一水平向右的力F,问:

(1)当F=9N时,小物块A的加速度为多大?
(2)若F足够大,则A与B碰撞之前运动的最短时间是多少?
(3)若在A与B发生弹性碰撞时撤去力F,A最终能滑出C,则F的取值范围是多少?
繁华_落尽 1年前 已收到1个回答 举报

kettery 花朵

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(1)设A和C一起向右加速,它们之间静摩擦力为f,
由牛顿第二定律得:F=(M+mA)a,
解得:a=3m/s2
对A,f=mAa=1×3=3N<μmAg=4N,则A、C相对静止,一起加速运动;
(2)A在与B碰之前运动时间最短,必须加速度最大,
由牛顿第二定律得:fm=μmAg=mAa1
位移:L-s1=[1/2]a1t12,解得:t1=0.6s;
(3)在A与B发生碰撞时,A刚好滑至板的左端,则此种情况推力最大,设为F1
对板C,由牛顿第二定律得:F1-μmAg=MaC,位移:L=[1/2]aCt12,解得:F1=[40/3]N≈13.3N,
若A与C没有发生相对滑动,设推力最小为F2.A与B发生弹性碰撞之前,
对A和C,由动能定理得:F2(L-s)=[1/2](M+mA)v12-0,
A与B发生弹性碰撞,因质量相等,A的速度交换给B,A静止,
而后刚好撤去外力,A与C发生相对滑动,A滑至C的左端时A、C刚好共速,
以C的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:Mv1=(M+mA)v2
由能量守恒定律得:μmAgs=[1/2]Mv12-[1/2](M+mA)v22
解得:F2=3N,
综合以上分析,推力的范围:3N<F<13.3N;
答:(1)当F=9N时,小物块A的加速度为3m/s2
(2)若F足够大,则A与B碰撞之前运动的最短时间是0.6s;
(3)若在A与B发生弹性碰撞时撤去力F,A最终能滑出C,则F的取值范围是3N<F<13.3N.

1年前

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