问题 问答题

如图甲所示,质量分别为m1=1kg和m2=2kg的A、B两物块并排放在光滑水平面上,若对A、B分别施加大小随时间变化的水平外力F1和F2,其中F1=(9-2t)N,F2=(3+2t)N,请回答下列问题:

(1)A、B两物块在未分离前的加速度是多大?

(2)经多长时间两物块开始分离?

(3)在图乙的坐标系中画出两物块的加速度a1和a2随时间变化的图象.

(4)速度的定义为v=△x/△t,“v-t”图象下的“面积”在数值上等于位移△x;加速度的定义为a=△v/△t,则“a-t”图象下的“面积”在数值上应等于什么?

答案

(1)对A、B整体,由牛顿第二定律得:

F1+F2=(m1+m2)a

故a=

F1+F2
m1+m2
=
9-2t+3+2t
1+2
=4m/s2

(2)当A、B间的弹力为0时,A、B分离,刚分离时:

F1
m1
=
F2
m2

9-2t
1
=
3+2t
2

可求出t=2.5s

(3)由(1)问知,A、B分离之前(2.5s之前),A、B加速度相同;

分离后,

对A:a1=

F1
m1
=
9-2t
1
m/s2=(9-2t)m/s2,图象如图所示

对B:a2=

F2
m2
=
3+2t
2
m/s2=(1.5+t)m/s2,图象如图所示

(4)由题,速度的定义为v=△x/△t,“v-t”图象下的“面积”在数值上等于位移△x;加速度的定义为a=△v/△t,则“a-t”图象下的“面积”在数值上应等于速度的变化量△v

答:

(1)A、B两物块在未分离前的加速度是4m/s2

(2)经2.5s时间两物块开始分离.

(3)在图乙的坐标系中画出两物块的加速度a1和a2随时间变化的图象如图所示.

(4)“a-t”图象下的“面积”在数值上应等于面积是速度的变化量△v.

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