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如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F

题文

如图所示,在水平面上有质量皆为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l的速度大小.
(2)连接 2、3的绳子绷紧后瞬间,物块3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,试求若要物块5发生运动,拉力F应满足的条件.
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F

题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
(2)
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
(3)
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F

解析

(1)设物块l和2间的绳子绷紧前瞬间,物块l的速度大小为v0,据动能定理有

如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
                                   ①(3分)
解得
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
                                               ②(1分)
(2)物块l和2间绳绷紧后,共同速度为v1,据动量守恒有
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
 ③(1分)
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,则

如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
                        ④(3 分)
根据动量守恒有:
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
                                     ⑤(2 分)
由②③④⑤联立解得:
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
                                ⑥(l 分)
(3)物块3开始运动后.由于拉力等于摩擦力,所以做匀速运动.设物块3和4之间的绳子绷紧后共同速度为v4.由动量守恒得:

如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
               ⑦(2 分)
接着前4个物块做匀减速运动.设前4个物块做匀减速运动的最大位移为s/则有

如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
                              ⑧(3分)
由⑥⑦⑧联立解得:s/="s                           "             ⑨(l分)
表明物块4和5之间的绳子拉直时,前4物块的速度恰好为零,所以物块5不会发生运动.要使物块5发生运动,必须满足的条件是
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
         ⑩(2分)

考点

据考高分专家说,试题“如图所示,在水平面上有质量皆为m的五个物.....”主要考查你对 [动量定理 ]考点的理解。

动量定理

动量定理:

1、内容:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。
2、表达式:Ft=p'-p或Ft=mv'-mv。
3、注意:
①动量定理公式是一矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向;
②公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力;
③动量定理的研究对象可以是单个物体,也可以是物体系统。对物体系统,只需分析系统受的外力,不必考虑系统内力;系统内力的作用不改变整个系统的总动量;
④动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。对于变力,动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值。

冲量,动量与动量变化:


如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F

动量变化:

(1)动量变化
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
的表达式:
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F
。(此式为矢量式)。
(2)
的求法:
①若的求法:
①若如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F

在同一直线上,则先规定正方向,再用正负表示
然后进行代数运算求解。
②若然后进行代数运算求解。
②若如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F

不在同一直线上,则用平行四边形定则(或三角形定则)求矢量差。
(3)△p的方向:△p的方向与速度的变化量
的方向相同。
的方向相同。
如图所示,在水平面上有质量皆为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,现用大小为F

动量和能量的综合问题的解法:

 1.动量的观点与能量的观点
(1)动量的观点:动量定理和动量守恒定律。
(2)能量的观点:动能定理和能量守恒定律。这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的改变,它无需对过程是怎样变化的细节进行深入的研究,而关心的是运动状态变化即改变的结果量及其引起变化的原因,简单地说,只要知道过程的始末状态动量式、动能式和力在过程中的冲量和所做的功,即可对问题求解。
2.利用动量观点和能量观点解题时应注意的问题动量定理和动量守恒定律是矢量表达式,还可写出分量表达式,而动能定理和能量守恒定律是标量表达式,绝无分量表达式。

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