高中 | 连接体问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

连接体问题

如图甲所示,用粘性材料粘在一起的$A$$B$两物块静止于光滑水平面上,两物块的质量分别为$m_{A}=1\;\rm kg$$m_{B}=2\;\rm kg$,当$A$$B$之间产生拉力且大于$0.3\;\rm N$$A$$B$将会分离,$t=0$时刻开始对物块$A$施加一水平推力$F_{1}$,同时对物块$B$施加同一方向的拉力$F_{2}$,使$A$$B$从静止开始运动,运动过程中$F_{1}$$F_{2}$方向保持不变,$F_{1}$$F_{2}$的大小随时间变化的规律如图乙所示,则下列关于$A$$B$两物块受力及运动情况的分析,正确的是$(\qquad)$

  

["

$t=2.0\\;\\rm s$时刻$A$$B$之间作用力大小为$0.6\\;\\rm N$

","

$t=2.0\\;\\rm s$时刻$A$$B$之间作用力为零

","

$t=2.5\\;\\rm s$时刻$A$$B$的作用力方向向左

","

$t=0$时刻到$A$$B$分离,它们运动的位移为$5.6m$

"]
[["A"]]

$\rm AB$.由图像可知,$F_{1}$$F_{2}$的大小随时间的关系式为

$F_{1}=3.6 − 0.9t$$F_{2}=0.9t(0\leqslant t\leqslant 4.0\;\rm s)$

可知分离前,整体的加速度恒为$a=\dfrac{F_{1}+F_{2}}{m_{{A}}+m_{{B}}}=1.2\;\rm \text{m}/\text{s}^{2}$

$t$时刻分离,对$A$$F_{1}+F_{\max}=m_{A}a$

联立解得$F_{1}=0.9\;\rm N$$t=3.0\;\rm s$

可知$t=3.0\;\rm s$$A$$B$分离;在$t=2.0\;\rm s$时刻,由图像可得$F_{1}=F_{2}=1.8\;\rm N$

$B$进行受力分析,可得$F_{AB}+F_{2}=m_{B}a$

解得$F_{AB}=0.6\;\rm N$

$\rm A$正确,$\rm B$错误;

$\rm C$$t=2.5\;\rm s$时,由图像可得$F_{2}=2.25\;\rm N$$F_{1}=1.35\;\rm N$

$B$进行受力分析,可得$F'_{AB}+F_{2}=m_{B}a$

联立可得$F'_{AB}=0.15\;\rm N$

可知$\rm A$$B$的作用力方向向右,故$\rm C$错误;

$\rm D$.由于$t=3.0\;\rm s$$A$$B$分离,且分离前$AB$的加速度恒为$a=1.2\;\rm m/s^{2}$,则从$t=0$时刻到$A$$B$分离,它们运动的位移为$x=\dfrac{1}{2}at^{2}=5.4\;\rm \text{m}$

$\rm D$错误。

故选:$\rm A$

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