答案 ABC
解析 物块从A端滑上传送带,在传送带上必先相对传送带向下运动,受到向上的滑动摩擦力,若能从A端离开,则向上的摩擦力大于重力沿传送带向下的分力,速度向下减速到零后以相同的加速度向上加速,由运动的对称性可知,必有v=v1,即C正确,D错误;若从B端离开,当向上的摩擦力大于重力的分力时,则vv1,A正确;当摩擦力和重力的分力相等时,物块一直做匀速直线运动,v=v1,故本题应选A、B、C。
3.(多选)如图所示,滑块放置在厚度不计的木板上,二者处于静止状态。
现对木板施加一水平向右的恒力F,已知各个接触面均粗糙,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
下列关于滑块和木板运动的vt图象中可能正确的是(实线、虚线分别代表木板和滑块的vt图象)( )
答案 BD
解析 因恒力F大小以及各接触面μ大小均未知,所以滑块与木板可能相对静止一起向右匀加速运动,故B正确;不可能木板运动,滑块静止,故A错误;设木板质量为M,滑块质量为m,滑块与木板间动摩擦因数为μ1,木板与地面间动摩擦因数为μ2,当M与m相对滑动时,必有木板的加速度大小大于滑块加速度大小,且木板加速度a1=
,当滑块从木板上掉下去之后,滑块在地面上将匀减速运动,木板加速度a2=
,可以看出a2>a1,故D正确,C错误。
4.如图所示,一长木板在水平地面上运动,在某时刻(t=0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上,已知物块与木板的质量相等,物块与木板间及木板与地面间均有摩擦,物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上。
在物块放到木板上之后,木板运动的速度—时间图象可能是下列选项中的( )
答案 A
解析 设在木板与物块未达到相同速度之前,木板的加速度大小为a1,物块与木板间的动摩擦因数为μ1,木板与地面间的动摩擦因数为μ2。
对木板应用牛顿第二定律得μ1mg+μ2·2mg=ma1,a1=(μ1+2μ2)g。
设物块与木板达到相同速度之后,木板的加速度大小为a2,当二者共同减速时,对整体有μ2·2mg=2ma2,a2=μ2g,此时对物块ma2=μ2mg≤fmax=μ1mg。
当μ2>μ1时,物块相对木板向右滑动,f为滑动摩擦力,对木板有2μ2mg-μ1mg=ma2,a2=(2μ2-μ1)g,可见两种情况下都有a1>a2,由vt图象的斜率表示加速度可知,图象A正确。
5.(2019·江苏高考)如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐。
A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。
先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。
接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下。
最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
求:
(1)A被敲击后获得的初速度大小vA;
(2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小aB、aB′;
(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。
答案
(1)
(2)3μg μg (3)2
解析 A、B的运动过程如图所示:
(1)设A、B的质量均为m,先敲击A时,由牛顿第二定律可知,
A的加速度大小aA=
=μg
在B上滑动时有2aAL=v
解得:
vA=
。
(2)对齐前,B所受A的摩擦力大小fA=μmg,方向向左,
地面的摩擦力大小f地=2μmg,方向向左,
合外力大小F=fA+f地=3μmg
由牛顿第二定律F=maB,得aB=3μg
对齐后,A、B整体所受合外力大小F′=f地=2μmg
由牛顿第二定律F′=2maB′,得aB′=μg。
(3)设敲击B后经过时间t,A、B达到共同速度v,位移分别为xA、xB,A的加速度大小等于aA
则v=aAt,v=vB-aBt
xA=
aAt2,xB=vBt-
aBt2
且xB-xA=L
解得:
vB=2
。
6.(2017·全国卷Ⅲ)如图,两个滑块A和B的质量分别为mA=1kg和mB=5kg,放在静止于水平地面上的木板的两端,两者与木板间的动摩擦因数均为μ1=0.5;木板的质量为m=4kg,与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1。
某时刻A、B两滑块开始相向滑动,初速度大小均为v0=3m/s。
A、B相遇时,A与木板恰好相对静止。
设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小g=10m/s2。
求:
(1)B与木板相对静止时,木板的速度;
(2)A、B开始运动时,两者之间的距离。
答案
(1)1m/s
(2)1.9m
解析
(1)滑块A和B在木板上滑动时,木板也在地面上滑动。
设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3,A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB,木板相对于地面的加速度大小为a1,在物块B与木板达到共同速度前有
f1=μ1mAg①
f2=μ1mBg②
f3=μ2(m+mA+mB)g③
由牛顿第二定律得
f1=mAaA④
f2=mBaB⑤
f2-f1-f3=ma1⑥
设在t1时刻,B与木板达到共同速度,其大小为v1,由运动学公式有v1=v0-aBt1⑦
v1=a1t1⑧
联立①②③④⑤⑥⑦⑧式,代入已知数据得
v1=1m/s⑨
(2)在t1时间间隔内,B相对于地面移动的距离为
sB=v0t1-
aBt
⑩
设在B与木板达到共同速度v1后,木板的加速度大小为a2,对于B与木板组成的体系,由牛顿第二定律有
f1+f3=(mB+m)a2⑪
由①②④⑤式知,aA=aB;再由⑦⑧式知,B与木板达到共同速度时,A的速度大小也为v1,但运动方向与木板相反。
由题意知,A和B相遇时,A与木板的速度相同,设其大小为v2,设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2,则由运动学公式,对木板有
v2=v1-a2t2⑫
对A有v2=-v1+aAt2⑬
在t2时间间隔内,B(以及木板)相对地面移动的距离为
s1=v1t2-
a2t
⑭
在(t1+t2)时间间隔内,A相对地面移动的距离为
sA=v0(t1+t2)-
aA(t1+t2)2⑮
A和B相遇时,A与木板的速度也恰好相同,因此A和B开始运动时,两者之间的距离为s0=sA+s1+sB⑯
联立以上各式,并代入数据得s0=1.9m
(也可用如图所示的速度—时间图线求解)