Question

3．如圖所示，一足夠長(zhǎng)的固定斜面傾角θ=37°，兩物塊A、B的質(zhì)量分別為m_A、m_B分別為1kg和4kg，它們與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5．兩物塊之間的輕繩長(zhǎng)L=0.5m，輕繩承受的最大張力T=12N，作用于B上沿斜面向上的力F逐漸增大，使A、B一起由靜止開(kāi)始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，g取10m/s²．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）某一時(shí)刻輕繩被拉斷，求此時(shí)外力F的大小；
（2）若輕繩拉斷前瞬間A、B的速度為3m/s，繩斷后保持外力F不變，求當(dāng)A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，A、B之間的距離．

Answer 1

分析 （1）對(duì)整體分析，根據(jù)牛頓第二定律求出整體的加速度，再隔離對(duì)A分析，根據(jù)牛頓第二定律求出外力F的大�。�
（2）根據(jù)牛頓第二定律求出繩斷后A、B的加速度，結(jié)合速度時(shí)間公式求出A速度減為零的時(shí)間，從而求出這段時(shí)間內(nèi)A、B的位移，根據(jù)位移關(guān)系求出A、B間的距離．

解答 解：（1）對(duì)整體分析，根據(jù)牛頓第二定律得：
F-（m_A+m_B）gsinθ-μ（m_A+m_B）gcosθ=m_A+m_B）a，
A物體：T-m_Agsinθ-μm_Agcosθ=m_Aa，
代入數(shù)據(jù)解得：a=2m/s²，F(xiàn)=60N；                                           
（2）設(shè)沿斜面向上為正，A物體：
-m_Agsinθ-μm_Agcosθ=m_Aa_A，解得：a_A=-10m/s²，
因?yàn)関₀=3m/s，所以A物體到最高點(diǎn)為：t=$\frac{0-{v}_{0}}{{a}_{A}}$=$\frac{0-3}{-10}$=0.3s，
此過(guò)程A物體的位移為：x_A=$\frac{{v}_{0}}{2}$t=0.45m，
對(duì)B物體：F-m_Bgsinθ-μm_Bgcosθ=m_Ba_B，
代入數(shù)據(jù)解得：a_B=5m/s²，
B的位移：x_B=v₀t+$\frac{1}{2}$a_Bt²=1.125m，
所以兩者間距為：△x=x_B-x_A+L
代入數(shù)據(jù)解得：△x=1.175m     
答：（1）此時(shí)外力F的大小為60N；
（2）A、B之間的距離為1.175m．

點(diǎn)評(píng) 本題應(yīng)用牛頓定律解決兩類基本問(wèn)題為命題背景考查學(xué)生的推理能力和分析綜合能力，關(guān)鍵理清物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解．