问题 选择题

在光滑水平面上放置两长度相同、质量分别为m1和m2的木板P、Q,在木板的左端各有一大小、形状、质量完全相同的物块a和b,木板和物块均处于静止状态.现对物块a和b分别施加水平恒力F1和F2,使它们向右运动.当物块与木板分离时,P、Q的速度分别为v1、v2,物块a、b相对地面的位移分别为s1、s2.已知两物块与木板间的动摩擦因数相同,下列判断正确的是(  )

A.若F1=F2、m1>m2,则v1>v2、S1=S2

B.若F1=F2、m1<m2,则v1>v2、S1=S2

C.若F1>F2、m1=m2,则v1<v2、S1>S2

D.若F1<F2、m1=m2,则v1>v2、S1>S2

答案

A、首先看F1=F2 时情况:
由题很容易得到a、b 所受的摩擦力大小是相等的,因此a、b 加速度相同,我们设a、b 加速度大小为a,
对于P、Q,滑动摩擦力即为它们的合力,设P(m1)的加速度大小为a1,Q(m2)的加速度大小为a2

根据牛顿第二定律得:

因为a1=

μmg
m1
,a2=
μmg
m2
,其中m为物块a和b的质量.

设板的长度为L,它们向右都做匀加速直线运动,当物块与木板分离时:
a与P 的相对位移L=

1
2
at12-
1
2
a1t12

b与Q 的相对位移L=

1
2
at22-
1
2
a2t22

若m1>m2,a1<a2

所以得:t1<t2

P的速度为v1=a1t1,Q的速度为v2=a2t2

物块a相对地面的位移分别为s1=

1
2
at12

物块b相对地面的位移分别为s2=

1
2
at22

则v1<v2,s1<s2,故A、B错误.

C、若F1>F2、m1=m2,根据受力分析和牛顿第二定律的:

则a的加速度大于b的加速度,即aa>ab

由于m1=m2,所以P、Q加速度相同,设P、Q加速度为a.

它们向右都做匀加速直线运动,当物块与木板分离时:
a与P 的相对位移L=

1
2
aat12-
1
2
at12

b与Q 的相对位移L=

1
2
abt22-
1
2
at22

由于aa>ab

所以得:t1<t2

则v1<v2,s1<s2,故C错误.

D、根据C选项分析得:

若F1<F2、m1=m2,aa<ab

则v1>v2、S1>S2

故D正确.

故选D.

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