综合题18.0分
物理

12.质量M=3kg的滑板A置于粗糙的水平地面上,A与地面的动摩擦因数µ1=0.3,其上表面右侧光滑段长度L1=2m,左侧粗糙段长度为L2,质量m=2kg、可视为质点的滑块B静止在滑板上的右端,滑块与粗糙段的动摩擦因数µ2=0.15,取g=10m/s2,现用F=18N的水平恒力拉动A向右运动,当A、B分离时,B对地的速度vB=1m/s,求L2的值.

正确答案及相关解析

正确答案

1m

解析

在F的作用下,A做匀加速运动,B静止不动,当A运动位移为L1时B进入粗糙段,设此时A的速度为vA,则:

对A:由动能定理:

B进入粗糙段后,设A加速度为aA,B加速度为aB

对A:由牛顿第二定律:F﹣μ1(M+m)g﹣μ2mg=MaA…②

对B:由牛顿第二定律:μ2mg=ma2…③

由①得vA=2m/s=4…④

由 ②得aA=0…⑤

即A以vA=2m/s的速度做匀速直线运动直至A、B分离,设分离时B的速度为vB,B在粗糙段滑行的时间为t,则:

对A:sA=vAt=6…⑥

对B:vB=aBt=7…⑦

根据位移时间关系可得:…⑧  又:sA﹣sB=L2 …⑨

联立解得:L2=1m.

考查方向

本题考查了牛顿第二定律;牛顿运动定律的综合应用等知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与动能定理等知识点交汇命题。

解题思路

分析A和B的运动情况,根据牛顿第二定律求解加速度大小,再根据匀变速直线运动位移时间关系、速度时间关系列方程求解;

易错点

本题关键是弄清楚物体的运动过程和受力情况,利用牛顿第二定律或运动学的计算公式求解加速度,再根据题目要求进行解答;理解加速度是联系静力学和运动学的桥梁;