问题 计算题

(18分)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?

答案

(1)3 m/s2  (2)0.6s (3)

题目分析:(1)设M和mA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------------------------------2分

得:----------------------------------------------------------2分

,表明加速度的结果是正确的.(1分)

(2)mA在与mB碰之前运动时间最短,必须加速度最大,则:

--------------------------------------------2分

---------------------------------------------1分

解得:-----------------------------------------1分

(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,有:---------------------------------------1分

----------------------------------------------1分

解得:----------------------------------------------1分

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,有:-----------------------1分

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------1分

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,有:

---------------------------------------------------------1分

-------------------------------1分

解得:------------------------------------------1分

综合以上分析,推力的范围:--------------------1分

单项选择题
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