| 受力分析 题目答案及解析

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必修1

第三章 相互作用

3.5 力的分解

受力分析

如图所示,用轻质细绳绕过两个光滑轻质滑轮将木块$A$与重物$B$连接,细绳处于伸直状态,木块质量$M=2\;\rm kg$,木块与水平地面间动摩擦因数$\mu =0.5$,重力加速度$g=10\;\rm m/s^{2}$

若木块向右匀速运动,求重物质量$m_{1}$

[["

$0.5\\;\\rm kg$

"]]

对重物进行受力分析$T=m_{1}g$

对木块进行受力分析$f=2T$

$f=\mu Mg$

解得$m_{1}=0.5\;\rm kg$

若重物质量$m_{2}=0.4\;\rm kg$,由静止释放,求木块与地面间摩擦力大小$f$

[["

$8\\;\\rm N$

"]]

因为$m_{2}=0.4\;\rm kg\lt 0.5\;\rm kg$

系统处于静止状态 ,轻绳对重物的拉力$T_{2}=$ $m_{2}g$

木块与地面的摩擦力$f=2T_{2}=8\;\rm N$ 

解得$f=8\;\rm N$

若重物质量$m_{3}=2\;\rm kg$,距地面高度$h=1m$,由静止释放,木块在运动过程中与右边滑轮不相撞,求木块的最大位移$x$。  

[["

$0.8\\;\\rm m$

"]]

对木块应用牛顿第二定律$2T − f=Ma_{1}$

对重物应用牛顿第二定律$mg − T=ma_{2}$

两加速度的关系为$a_{2}=2a_{1}$

解得$a_{1}=3\;\rm m/s^{2}$

重物落地时,木块位移$x_{1}=\dfrac{1}{2}h=0.5\;\rm \text{m}$

此时木块的速度大小为$v=\sqrt{2a_{1}x_{1}}=\sqrt{3}\;\rm \text{m/s}$

重物落地后木块的加速度为

$a_{1}'=\dfrac{f}{M}=5\;\rm m/s^{2}$

木块位移$x_{2}=\dfrac{v^{2}}{2{a'}_{1}}=0.3\;\rm {m}$

木块最大位移$x=x_{1}+x_{2}=0.8\;\rm m$

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