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图l中,质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平...

图l中,质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.2.在木板上施加一水平向右的拉力F,在0~3s内F的变化如图2所示,图中F以mg为单位,重力加速度g=10 m/s2.整个系统开始时静止.
(1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度;
(2)在同一坐标系中画出0~3s内木板和物块的v-t图象,据此求0~3s内物块相对于木板滑过的距离.
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(1)分别对物块和木板进行受力分析,求出其加速度,根据匀变速直线运动的基本公式即可求解速度; (2)根据受力分析得出物块和木板的运动情况,画出速度-时间图象,在0~3s内物块相对于木板的距离△s等于木板和物块v-t图线下的面积之差. 【解析】 (1)设木板和物块的加速度分别为a和a',在t时刻木板和物块的速度分别为vt和vt′,木板和物块之间摩擦力的大小为f,依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得:对物块 f=ma'①          f=μmg②          ③        对木板  F-f=2ma④          ⑤ 由①②③④⑤式与题中所给条件得v1=4m/s,v1.5=4.5m/s,v2=4m/s,v3=4m/s⑥                           v′2=4m/s,v′3=4m/s⑦    (2)由⑥⑦式得到物块与木板运动的v-t图象,如图所示. 在0~3s内物块相对于木板的距离△s等于木板和物块v-t图线下的面积之差, 即图中带阴影的四边形面积,该四边形由两个三角形组成, 上面的三角形面积为0.25m,下面的三角形面积为2m,因此△s=2.25 m 答:(1)1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度分别为:v1=4m/s,v1.5=4.5m/s,v2=4m/s,v3=4m/s,v′2=4m/s,v′3=4m/s;(2)在同一坐标系中0~3s内木板和物块的v-t图象如图所示,0~3s内物块相对于木板滑过的距离为2.25m.
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考点分析:
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(1)实验步骤:
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⑤从数字计时器(图1中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间△t1和△t2
⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.
(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:
①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为v1=______和v2=______
②当滑块通过光电门1和光电门2时,系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=______和E k2=______
③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△EP=______(重力加速度为g).
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(1)按电路原理图将图2中的实物图连线;
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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