Question

如图1所示，物体A重100N，放在水平桌面上．物体B重40N，被悬挂在动滑轮的挂钩上．物体B在重力作用下向下运动并通过滑轮组牵拉物体A．不计滑轮自重和滑轮与轴间的摩擦．当物体B下降H后会落在地面上，从而停止对物体A的拉动．在右墙面上安装有“测距传感器”，它发出的超声波遇到物体A会反射回传感器，通过计算机能自动计算出物体A与传感器的距离（s），自动显示出 距离-时间（s-t）图象，如图2所示（其中0秒至4秒为倾斜向下的直线，4秒至6秒为曲线，6秒以后为水平直线）．如果0秒时刚好是如图所示情境，试求：
①0秒至4秒期间，物体A受到绳子的拉力为______N，拉力对物体A作的功大小是______J．
②4秒至6秒期间，物体A受到的水平方向的合力______（填“等于”或“不等于”）零．
③物体A静止以后，“测距传感器”发出的超声波，要经过大约______ ms时间才能收到反射波．
④0秒时，物体B到地面的距离H是______m．

Answer

（1）根据图1所示判断滑轮组承重绳子的股数，然后求出与A相连的绳子拉力大小；然后根据图2所示s-t图象求出物体A的路程，然后由功的公式W=Fs求出拉力的功．
（2）由图2所示s-t图象判断4～6s内物体的运动状态，然后根据物体的运动状态求物体A在水平方向上受的合力．
（3）由图2中的s-t图象求出物体A静止时到传感器的距离，然后由速度公式的变形公式求出回声时间．
（4）由图2所示的s-t图象求出0s时，物体到传感器的距离，求出物体B落地时物体A到传感器的距离，然后求出物体B到地面的距离．
【解析】
（1）由图1可知，滑轮组绳子的承重股数是2，则绳子的拉力F=GB=×40N=20N，由图2所示s-t图象可知，t=0s时，物体A距离传感器的距离是5m，物体B落地时，物体距离传感器的距离是2m，则在拉力F作用下，物体A的路程是5m-2m=3m，拉力对物体A做的功W=Fs=20N×3m=60J．
（2）由图2所示s-t图象可知在4～6s内，s-t图象是曲线，物体A做变速运动，处于不平衡状态，不受平衡力作用，即所受合力不等于零．
（3）物体A静止后位置不再发生变化，由图2所示s-t图象可知，物体A静止时，物体A距传感器的距离是1m，则超声波返回测距仪的路程s=2m，
∵v=，∴测距传感器”发出的超声波，经过t==≈0.00588s=5.88ms才能传回传感器．
（4）由图2所示s-t图象可知，t=0s时，物体A距传感器的距离是5m，物体B落地时，物体距离传感器的距离是2m，则在此期间物体A前进的距离是5m-2m=3m，
则物体B距地面的高度H==1.5m．
故答案为：（1）20；60；（2）不等于；（3）5.88；（4）1.5．