问题 问答题

如图如示,在水平面上有质量均为m的五个物块并排靠在一起,每个物块与地面间的动摩擦因数均为μ,相邻两物块之间均用长为s的柔软轻绳相连接(图中未画出).现用大小为F=3μmg的水平恒定拉力从静止开始拉动物块1,相邻两物块之间的绳子绷紧时,绳子不会断裂也不会伸长,且绷紧时间极短.试求:

(1)物块1和物块2之间的绳子绷紧前瞬间,物块1的速度大小.

(2)物块3刚开始运动时的速度.

(3)物块5能否发生运动?如果能,求出物块5开始运动时的速度;如果不能,试求物块5发生运动的条件.

答案

(1)设物块1和2间的绳子绷紧前瞬间,物块1的速度为v0,由动能定理得

(3μmg-μmg)S=

1
2
m
v20
  ①

解得:V0=2

μgS
   ②

(2)物块1和2之间绳子绷紧后,共同速度为V1

由动量守恒得mv0=2mv1    ③

设物块2和3间绳子绷紧前2的速度为V2

绷紧后共同速度为V3

(3μmg-2μmg)S=

1
2
2m
v22
-
1
2
2m
v21
   ④

2mv2=3mv3      ⑤

由以上式得:v3=

2
3
2μgS

(3)物块3开始运动后,由于拉力等于摩擦力,所以作匀速运动,设物块3和4之间绳子绷紧后共同速度为V4

则3mV3=4mv4   ⑥

设前4个物块作匀减速运动的最大位移为S′,则:

(3μmg-4μmg)S=0-

1
2
4m
v24
    ⑦

解得S′=S

表明物块4和5之间的绳子拉直时,前4个物块速度恰好减为零,即物块5不会发生滑动,要使物块5发生运动,必须V5>0,

即F>3μmg

答:(1)物块1和物块2之间的绳子绷紧前瞬间,物块1的速度大小是2

μgS

(2)物块3刚开始运动时的速度是

2
3
2μgS

(3)物块5不会发生滑动,要使物块5发生运动,必须V5>0,即F>3μmg.

单项选择题
口语交际,情景问答题